JP6639490B2 - Implantable devices - Google Patents

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Description

本発明は、神経線維束に内包されている少なくとも一本の神経線維に沿って伝播するニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉及び少なくとも一本の神経線維の選択的な電気刺激のためのインプラント可能なデバイスに関する。このインプラント可能なデバイスは、神経線維束の周りにマンシェット状に当てがえるインプラント可能な電極デバイスを含んでおり、この電極デバイスにより、神経線維束内の選択した神経線維に電気信号を印加することができる。電気刺激は、動物又はヒトの患者で、とりわけ血圧に狙い通りの影響を及ぼすために行われる。   The present invention relates to an implant for position-selective capture of electrical signals of neurons propagating along at least one nerve fiber contained in a nerve fiber bundle and selective electrical stimulation of at least one nerve fiber Regarding possible devices. The implantable device includes an implantable electrode device that can be applied in a manchette fashion around a nerve fiber bundle to apply an electrical signal to selected nerve fibers within the nerve fiber bundle. Can be. Electrical stimulation is performed in animal or human patients, especially to have a targeted effect on blood pressure.

動脈性高血圧は、世界的に広まった典型的な生活習慣病であり、何百万人もの患者の生命を脅かしていると同時に健康保険制度の大きな負担となっている。これまでに知られている治療措置は、例えばACE阻害薬、ベータブロッカーなどのような血圧を下げる医薬品の投与に基づいており、しかしながらこれらの医薬品には、所望の血圧低下作用だけでなく、例えば心拍緩徐、心臓機能不全、喘息発作などのような注目すべき副作用がある。さらに、新規の血圧低下性薬剤が開発されているにもかかわらず、相応の投薬法での全患者の最大30%は、妥当な目標血圧に達することができないという事情が出てきている。エイチ. アール. ブラック(H. R. Black)らの寄稿論文、「Principal results of the controlled onset Verapamil investigation of cardiovascular end points (Convince), TRIAL. Jama、289 (16)、2073〜2082頁)、2003を参照。   Arterial hypertension is a typical lifestyle-related disease that has spread worldwide, threatening the lives of millions of patients and placing a heavy burden on health insurance systems. Therapeutic measures known hitherto are based on the administration of blood pressure lowering drugs, such as, for example, ACE inhibitors, beta blockers, etc. There are notable side effects such as slow heart rate, cardiac dysfunction, asthma attacks and the like. Furthermore, despite the development of new blood pressure lowering drugs, it has emerged that up to 30% of all patients with a corresponding medication cannot reach a reasonable target blood pressure. H. R. Contributed paper by HR Black et al., "Principal results of the controlled onset Verapamil invitation of cardiovascular end points (Conv., 208, J.T., 2A, 3A, 2A, 2A, 3A, 2A, 3A, 2A, 2A, 2A, 2A, 2A, 2A, 3A, 2A, 2A, 2A, 2A)

高血圧に対処するための別の治療アプローチを追及しているのが、デニス ティー. ティー. プラフタ(Dennis T. T. Plachta)、オスカー コタ(Oscar Cota)、トーマス シュティークリッツ(Thomas Stieglitz)、モーティマー ギールトミューレン(Mortimer Gierthmuehlen)の論文「Selektive Ableitung und Stimulation fuer ein blutdrucksenkendes Implantat unter Verwendung von Vielkanal−Cuff−Elektroden」、tm − Technisches Messen、2013、Vol.80 (5)、163〜172頁で公表された本願出願人による研究である。ラットに実施した動物実験に基づいて得られた知見は、迷走神経の神経線維束の一区間にインプラントした電極デバイスを用い、神経線維束のその区間から、ニューロンの電気信号を位置分解して検出し、且つ選択した神経線維に、技術的に血圧低下を起こさせる目的で刺激するために電気信号を適用するという可能性の根拠となっている。したがってこのような迷走神経刺激は、基本的に治療不応性の血圧を処置するための代替策として確立される潜在能力を有している。   Another treatment approach to address hypertension is Denistee. tea. Purafuta (Dennis T. T. Plachta), Oscar Kota (Oscar Cota), Thomas Gerhard Teak Ritz (Thomas Stieglitz), Mortimer Gières Tomyu Ren (Mortimer Gierthmuehlen) of paper "Selektive Ableitung und Stimulation fuer ein blutdrucksenkendes Implantat unter Verwendung von Vielkanal- Cuff-Electroden ", tm-Technisches Messen, 2013, Vol. 80 (5), published by the present applicant on pages 163-172. The findings obtained based on animal experiments conducted on rats were detected by using an electrode device implanted in a section of the nerve fiber bundle of the vagus nerve and by resolving the electrical signals of neurons from that section of the nerve fiber bundle. And the possibility of applying electrical signals to selected nerve fibers to technically stimulate blood pressure reduction. Thus, such vagal stimulation has the potential to be established as an alternative for treating essentially refractory blood pressure.

選択的な迷走神経刺激のコンセプトは、何年も前から適用及び確立されている重度のてんかんの神経変調療法の経験に依拠しており、この療法では、てんかん発作が始まりかけているときに、少なくとも強さ及び継続時間の程度を和らげるため、インプラントした電極デバイスを用いて迷走神経を全体的に電気刺激する。これについては、エフ. スィディキ(F. Sidiqui)ら、「Cumulative effect of Vagus nerve stimulators on intractable seizures observed over a period of 3 years」、Epilepsy and Behavior、18(3)、299〜302頁、2010及びティー. シュティークリッツ(T. Stieglitz)、「Neuroprothetik und Neuromodulation − Forschungsansaetze und klinische Praxis bei Therapie und Rehabilitation」、連邦健康官報 − Gesundheitsforschung − Gesundheitsschutz、53(8)、783〜790頁、2010を参照。   The concept of selective vagus nerve stimulation relies on the experience of neuromodulation therapy for severe epilepsy, which has been applied and established for many years, and when epileptic seizures are beginning, The vagus nerve is electrically stimulated entirely using the implanted electrode device, at least to mitigate the intensity and duration. About this, F. F. Sidiqui, et al., "Cumulative effects of Vagus nervous stimulators on intractable seizures observed over 30 years old, three years, three years, three years, three years, and three years. See T. Stieglitz, "Neuroprothetik and Neuromodulation-Forschungsansaetze und klinischche Praxis bei thr zit zune zhe süh s s s s s g s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s-s s s s s-either from the Governor's Office to the Governors.

これとは違い高血圧の慢性処置に関しては、血圧に関連する線維を測定技術により最初に位置特定することが重要であり、その後、その線維を適切なやり方で選択的に電気刺激する。インプラントによる電極デバイス適用措置により迷走神経にできるだけ負担がかからないように、及び迷走神経の神経鞘をできるだけ興奮させないように、引用したデニス ティー. ティー. プラフタ(Dennis T. T. Plachta)らの寄稿論文では、神経の外側で迷走神経に取り付けることができるいわゆるカフ電極の使用が提案されている。これには、迷走神経に沿ったカフ電極の位置決めが比較的容易という利点があり、それだけでなく患者に対して外科手術を低侵襲性に、つまり負担をかけずに速く実施することができる。   On the other hand, for chronic treatment of hypertension, it is important to first locate the blood pressure-related fibers by measuring techniques, and then selectively electrostimulate the fibers in a suitable manner. In order to minimize the burden on the vagus nerve by applying the electrode device by the implant and to excite the nerve sheath of the vagus nerve as little as possible, Dennis Tea. tea. A contribution by Dennis TT Plachta et al. Proposes the use of so-called cuff electrodes that can be attached to the vagus nerve outside the nerve. This has the advantage that the positioning of the cuff electrode along the vagus nerve is relatively easy, as well as that the surgery can be performed on the patient in a minimally invasive manner, ie without burden.

自然の血圧調節には圧反射が用いられており、圧反射とは、恒常性の自己調節メカニズムであり、血圧が高くなると反射的に種々の効果器を活性化する。この場合は血圧を下げるために、なかでも脈拍数を減少させ、さらに動脈の血管を広げる。低血圧の場合には圧反射が抑制され、これにより脈拍数が上昇し、血管が狭まり、よって血圧が再び上昇する。圧反射のための感覚入力部は、なかでも大動脈弓の壁に存在しているいわゆる圧受容器である。そこから、以下に圧受容性線維と言う血圧に関連する神経線維に沿って、血圧情報が単シナプス性に脳幹に運ばれる。血圧に関する閾値を上回ると、圧反射が交感神経線維の阻害を作動させ、これが血圧の直接的な低下を生じさせる。図2a、bとの関連で示しており、英語の文献ではしばしばカフ電極と呼ばれるマンシェット電極を用いて、脳幹に送られる圧力情報を選択的に検出し、同様に選択的に「上書き」し、こうすることで著しく高くなった血圧状況を脳幹に示唆し、これにより自然の有意な血圧低下を起こさせることにより、この圧反射メカニズムを利用することができる。   Baroreflex is used for natural blood pressure regulation. Baroreflex is a self-regulating mechanism of homeostasis, and reflexly activates various effectors as blood pressure increases. In this case, in order to lower the blood pressure, the pulse rate is reduced, and the blood vessels of the artery are further expanded. In the case of hypotension, the baroreflex is suppressed, thereby increasing the pulse rate, narrowing the blood vessels and thus increasing the blood pressure again. The sensory input for the baroreflex is, inter alia, the so-called baroreceptors present on the wall of the aortic arch. From there, blood pressure information is monosynaptically delivered to the brainstem along nerve fibers related to blood pressure, referred to below as baroreceptive fibers. Above the threshold for blood pressure, the baroreflex triggers inhibition of sympathetic nerve fibers, which causes a direct drop in blood pressure. Shown in connection with FIGS. 2a and 2b, the English literature uses a manchette electrode, often referred to as a cuff electrode, to selectively detect pressure information sent to the brainstem and likewise selectively "overwrite" This baroreflex mechanism can be exploited by indicating to the brainstem a significantly elevated blood pressure situation, thereby causing a natural significant decrease in blood pressure.

図2aは、既知のマンシェット電極Eを、平坦に広げた状態の平面的な上面図で示している。図2bは、インプラントした状態のマンシェット電極Eを示しており、インプラントした状態では、マンシェット電極Eの領域B1、B2が省スペース形態の目的で互いに折り畳まれており、それだけでなくマンシェット電極Eのうち第1の電極デバイス2を備えた支持土台領域1Bが、マンシェット状に神経線維束NFBの一領域を抱持している。   FIG. 2a shows a known manchette electrode E in a planar top view in a flattened state. FIG. 2b shows the manchette electrode E in the implanted state, in which the regions B1, B2 of the manchette electrode E are folded together for the purpose of space-saving form, as well as of the manchette electrode E. The support base region 1B provided with the first electrode device 2 holds one region of the nerve fiber bundle NFB in a manchette shape.

マンシェット電極Eは、柔軟な生体適合性支持土台1から成っており、支持土台1は、実現された実施形態では約11μm厚のポリイミドフィルムであり、このフィルムのうち、図2aの図平面に面している支持土台上面には、ニューロンの電気信号を位置分解して捕捉し、さらに神経線維束NFB内を走る個々の神経線維NFを選択的に電気刺激する目的で、多数の個々の電極から構成される第1の電極デバイス2が取り付けられている。図2bで明らかであるように、支持土台領域1B内の支持土台1は、機械的なフィルム予応力を相応に付与しておくことで自発的に、神経線維束NFBに向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形である支持土台表面1’を形成しながら巻き付くので、第1の電極デバイス2の個々の電極は、神経線維束NFBの神経鞘EPIと直接的に表面接触する。こうして第1の電極デバイス2の個々の電極は、神経線維束NFBの周りに周方向Uに湾曲したリング状の空間形状になる。   The manchette electrode E consists of a flexible biocompatible support base 1, which in the realized embodiment is a polyimide film of about 11 μm thickness, of which, in the plane of FIG. In order to electrically stimulate individual nerve fibers NF running in the nerve fiber bundle NFB, a large number of individual electrodes are used to capture the electrical signals of the neurons on the upper surface of the supporting base. The configured first electrode device 2 is attached. As is evident in FIG. 2b, the support base 1 in the support base area 1B has been spontaneously oriented towards the nerve fiber bundle NFB by applying a mechanical film prestress accordingly. The individual electrodes of the first electrode device 2 come into direct surface contact with the nerve sheath EPI of the nerve fiber bundle NFB, as it wraps around forming the support base surface 1 ′, which is a straight cylindrical shape. Thus, the individual electrodes of the first electrode device 2 have a ring-shaped spatial shape that is curved in the circumferential direction U around the nerve fiber bundle NFB.

ニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉のためにも、少なくとも一本の神経線維NFの選択的な電気刺激のためにも、軸方向にそれぞれ互いに同じように離隔して配置された三つの第1の電極構造3が用いられ、第1の電極構造3は、周方向Uに少なくとも二つの、図2a、bに基づく図解した例示的実施形態ではそれぞれ八つの第1の電極面4を含んでいる。第1の電極構造3に属するそれぞれ八つの第1の電極面4は、周方向Uに同じように分散しており、つまり45°の角距離をあけて配置されている。これは、検査すべき神経線維束NFBからニューロンの電気信号を位置選択的に捕捉するための、周方向に八区間に分かれた位置選択性を可能にする。この三つの第1の電極構造3の軸方向の両隣にそれぞれ配置されており、神経線維束NFBを完全にリング状に抱持する第1の電極帯5は、ニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉の場合には接地電位として働き、これに対し神経線維束NFB内の選択的に選ばれた神経線維NFを電気刺激する場合には、この第1の電極帯5はそれぞれ陽極又は異極性として働く。   For the position-selective acquisition of the electrical signals of the neurons and also for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fiber NF, three axially spaced apart first and second axially identical ones are provided. One electrode structure 3 is used, the first electrode structure 3 comprising at least two first electrode surfaces 4 in the circumferential direction U, each in the illustrated exemplary embodiment according to FIGS. I have. The eight first electrode surfaces 4 belonging to the first electrode structure 3 are equally distributed in the circumferential direction U, that is, are arranged at an angular distance of 45 °. This allows a position selectivity divided into eight sections in the circumferential direction for position-selectively capturing the electrical signals of the neurons from the nerve fiber bundle NFB to be examined. The first electrode strips 5 which are arranged on both sides of the three first electrode structures 3 in the axial direction and completely embrace the nerve fiber bundle NFB in a ring shape are position-selective for electrical signals of neurons. The first electrode strip 5 serves as the anode or the opposite polarity, respectively, in the case of the electrical capture of the selectively selected nerve fibers NF in the nerve fiber bundle NFB. Work as

それぞれ第1の電極面4を介し、単極でニューロンの電気信号を捕捉するか、又は位置選択的な刺激の目的で電気信号を放出することができるそれぞれ第1の電極構造3の、トリプル又は三極のデバイスは、金属の電極面4での組織増殖に基づくインピーダンス変化を確認して、評価技術によって除去することができ、他方では、対応する神経線維NFの軸方向に沿って三極デバイスを時間的に少しずれて走り抜ける、血圧に関連するニューロンの信号を、適切な三極増幅によって検出することができる。図2aでは図平面に面している支持土台表面1’に一緒に取り付けられており、相応に電気導体路Lを介して中枢側では接続構造Vで終端している上述の第1の電極構造3及びそれぞれリング形状になる第1の電極帯5だけでなく、支持土台1の裏面には第2の電極デバイスが参照電極12の形態で存在しており、参照電極12は一方では、信号評価の基礎となる体内の電気的な背景バルク信号又はノイズレベルの捕捉に用いられ、他方では、マンシェット電極Eを用いて心電図信号を捕捉する可能性を開く。マンシェット電極Eとしてインプラント可能な電極デバイスは、電気的接続構造Vを介して、同様にインプラントとして形成されており密閉カプセル化された信号検出及び生成器6と接続することができる。   A triple or triple of the first electrode structure 3, respectively, which is capable of capturing the electrical signal of the neuron monopolarly via the first electrode surface 4 or emitting the electrical signal for the purpose of site-selective stimulation, respectively. A tripolar device can identify impedance changes due to tissue growth at the metal electrode surface 4 and be removed by an evaluation technique, while on the other hand, the tripolar device along the axial direction of the corresponding nerve fiber NF Can be detected by appropriate tripolar amplification. In FIG. 2a, the above-mentioned first electrode structure which is mounted together on a support base surface 1 'facing the drawing plane and which is correspondingly terminated centrally via an electrical conductor L on a connection structure V 3 and a first electrode strip 5 each in the form of a ring, as well as a second electrode device in the form of a reference electrode 12 on the back side of the support base 1, the reference electrode 12 being on the one hand signal evaluation Used to capture the electrical background bulk signal or noise level in the body that underlies the ECG, on the other hand, opens up the possibility to capture the ECG signal using the Manchette electrode E. An electrode device which can be implanted as a manchette electrode E can be connected via an electrical connection structure V to a signal detection and generator 6 which is also formed as an implant and is hermetically encapsulated.

既知のインプラント可能な電極デバイスを用い、ラットでの動物実験の枠内で証明できたことは、神経線維束NFBの周りに同じように分散して三極に配置された全部で二十四個の第1の電極面により、以下に圧受容性信号と言う血圧と相関関係にあるニューロンの電気的時間信号を捕捉することができ、それだけでなく第1の電極面は、その周方向に依存する信号レベルに関連して、圧受容性神経線維の位置測定に用いられるということである。刺激は、三極それぞれで、三極デバイスの真ん中に配置された第1の電極構造3のうち検出の際に圧受容性信号のそれぞれ最大の信号レベルを捕捉した一つ以上の電極面4を用いて行った。証明できたのは、圧受容性神経線維を選択的に刺激することにより、血圧を高い信頼性で明らかに下げられるということであり、これに関しては、非常に弱い心拍緩徐(1分間に六十回未満の脈拍低下)及びほとんど言うに値しない緩徐呼吸(1分間に二十回未満の呼吸低下)しか生じなかった。   Using a known implantable electrode device, what could be demonstrated within the framework of animal experiments in rats, a total of twenty-four, equally distributed around the nerve fiber bundle NFB and arranged in three poles The first electrode surface can capture the electrical time signal of the neuron, which is correlated with blood pressure, hereinafter referred to as the baroreceptive signal, but also the first electrode surface depends on its circumferential direction Is used to determine the location of baroreceptive nerve fibers. The stimulus applies to each of the triodes one or more electrode surfaces 4 of the first electrode structure 3 located in the middle of the triode device, which, upon detection, have respectively captured the maximum signal level of the baroreceptive signal. It was performed using. It has been demonstrated that selective stimulation of baroreceptive nerve fibers can clearly and reliably reduce blood pressure, in which case a very weak slow heart rate (60 minutes per minute). Less than one pulse) and almost insignificant slow breathing (less than twenty depressions per minute).

圧受容性神経線維を選択的に電気刺激するために、固定的に設定された刺激パラメータの或る特定の組合せに基づく電気刺激信号を、真ん中に配置された電極構造のそれぞれ選択した電極面4に適用した。これに関し刺激信号は、電気刺激現象の形態で、自由に選択可能な間隔をあけて、選択した神経線維に適用され、例えば20秒ごとに、百個の単一パルスから構成される電気刺激を、それぞれ選択した電極面を介して神経線維束に適用した。この各々の単一パルスは、刺激パルス長が0.6ms、陽極側及び陰極側の刺激振幅がそれぞれ0.8mAであり、これにより電極の分極化が可能である。単一パルスの繰返し率、いわゆる刺激周波数が40Hzで、単一の電気刺激の全体の長さは100×25ms、つまり2.5秒であった。実施したラットでの刺激実験では、それぞれ固定的に設定された様々な刺激パラメータを使用し、つまりそれぞれ30〜50Hzの刺激周波数、0.1ms〜0.5msの刺激パルス長、及び0.3mA〜1.5mAの刺激振幅を使用した。   In order to selectively electrically stimulate baroreceptive nerve fibers, an electrical stimulation signal based on a certain combination of fixedly set stimulation parameters is applied to each selected electrode surface 4 of a centrally located electrode structure. Applied to In this regard, the stimulation signal is applied to selected nerve fibers at freely selectable intervals in the form of electrical stimulation phenomena, e.g., every 20 seconds to generate electrical stimulation consisting of 100 single pulses. Was applied to the nerve fiber bundle via the respective selected electrode surface. Each single pulse has a stimulus pulse length of 0.6 ms and an anodic and cathodic stimulus amplitude of 0.8 mA each, which allows the electrodes to be polarized. The repetition rate of a single pulse, the so-called stimulation frequency, was 40 Hz, and the total length of a single electrical stimulation was 100 × 25 ms, or 2.5 seconds. In the rat stimulation experiments performed, various fixed stimulation parameters were used, i.e. 30-50 Hz stimulation frequency, 0.1 ms-0.5 ms stimulation pulse length, and 0.3 mA- A stimulation amplitude of 1.5 mA was used.

これまでの動物実験の枠内で得られた知見は、圧受容性神経線維を選択的に電気刺激することで血圧に影響を及ぼすことに大いに期待がもてると思われるにもかかわらず、電気刺激現象と、有機的な調節メカニズムに基づいて起こる血圧低下の形態での生物学的応答との間の、少なくとも量的な関連性はまだほとんど理解されていない。とりわけ、これまで動物実験で用いてきたラットより大きな動物の場合、又はましてやヒトの場合には、より多くのことが事前に明白な状態で、その有機的にもたらされる調節結果が量的に決定された許容範囲内になるような調節性刺激を行うことが重要である。   The findings obtained in the context of previous animal studies suggest that electrical stimulation of baroreceptive nerve fibers can be highly promising to affect blood pressure, although it may be highly promising. The at least quantitative connection between the stimulus phenomena and the biological response in the form of blood pressure lowering that occurs based on organic regulatory mechanisms is still poorly understood. Especially in the case of animals larger than rats that have been used in animal experiments, or even more so in humans, the organically produced regulatory consequences are quantitatively determined, with more apparent in advance. It is important to provide a regulatory stimulus that is within the specified tolerance.

本発明の基礎となる課題は、上で説明した電極デバイスによる、神経線維束に内包された少なくとも一本の神経線維に沿って伝播するニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉及び少なくとも一本の神経線維の選択的な電気刺激のためのインプラント可能なデバイスを、血圧に影響を及ぼす目的での、自律神経系の特定の領域、とりわけ迷走神経への刺激による影響が、有意により高精度で行えるようにさらに発展させることである。相応の調節措置を、ラットより大きな生物、なかでもヒトに対して行う場合、目指されるニューロンの生理学的及び/又は有機的な状態が、少なくとも予測可能に定量化できる許容範囲内で生じることが保障されていなければならない。加えて、このために必要なすべての措置が、望ましくない生物学的副作用を生じさせないべきである。基本的にこのデバイスは、血圧への影響を目指すだけでなく、その代わりに又はそれと組み合わせて、任意にその他の自律的な状態変数及び感覚運動の状態変数にも、目的にかなった影響を及ぼす能力があるべきである。   The problem underlying the present invention is that the electrode device described above provides for the position-selective capture of electrical signals of neurons propagating along at least one nerve fiber contained in a nerve fiber bundle and at least one Implantable devices for selective electrical stimulation of nerve fibers can be used to significantly and more accurately influence certain areas of the autonomic nervous system, especially the vagus nerve, for the purpose of affecting blood pressure Is to develop it further. When appropriate regulatory measures are taken on organisms larger than rats, especially humans, the physiological and / or organic state of the targeted neurons is guaranteed to occur at least within predictable and quantifiable tolerances. Must have been. In addition, all measures necessary for this should not cause undesirable biological side effects. Basically, this device not only aims at affecting blood pressure, but instead or in combination with it, also optionally has other autonomous and sensorimotor state variables. Should be capable.

本発明の基礎となる課題の解決策は請求項1に提示されている。本解決思想を有利にさらに発展させる特徴は、従属請求項の対象及び例示的実施形態に関連する以下の説明から明らかである。   A solution to the problem underlying the present invention is presented in claim 1. Features which advantageously further develop the solution idea are evident from the following description relating to the objects of the dependent claims and to the exemplary embodiments.

刺激パラメータ、つまり刺激パルス長、刺激振幅、及び刺激周波数をそれぞれ固定的に設定して、少なくとも一本の選択した神経線維を電気刺激する、上で説明した手順に反して、本解決策により形成されるインプラント可能なデバイスは、自然の血圧信号のパルス波形に、形状、つまり時間的振幅軌道がほぼ合わせられており、さらに自然の血圧信号と時間的に重なって圧受容性神経線維に適用される電気刺激信号の生成を可能にし、これにより圧受容器から圧受容性神経線維に沿って脳幹に伝達される自然の血圧信号が、基準に従って上書きされる。したがって本解決策による刺激は、これまでのように脈動的な「オン−オフ−オン−オフ」型で行われるのではなく、圧受容性神経線維に沿って適用される技術的な電気刺激信号が、自然の信号リズムに適合した刺激周波数で、つまり、それぞれ脳幹が自然の血圧信号を予期する自然の時間窓内で、脳幹に伝送される。   Contrary to the procedure described above, the stimulation parameters, i.e. the stimulation pulse length, the stimulation amplitude, and the stimulation frequency, are each fixedly set and the at least one selected nerve fiber is electrically stimulated. The implantable device is applied to baroreceptive nerve fibers that are closely matched in shape, or time amplitude trajectory, to the pulse shape of the natural blood pressure signal, and overlap in time with the natural blood pressure signal. The natural blood pressure signal transmitted from the baroreceptors along the baroreceptive nerve fibers to the brainstem is overwritten according to the criteria. The stimulation according to the present solution is therefore not performed in a pulsating "on-off-on-off" manner as before, but rather a technical electrical stimulation signal applied along baroreceptive nerve fibers. Are transmitted to the brainstem at a stimulation frequency adapted to the natural signal rhythm, i.e., within a natural time window in which each brainstem expects a natural blood pressure signal.

圧受容野を通って大動脈弓内を走るパルス波の自然の形状は、パルス長が典型的には1秒未満であり、それだけでなく、パルス波の強くて早くて非線形の上昇とそれに続くゆっくりで同様に非線形の降下によって特徴づけられている。この機械的なパルス波は、圧受容器によりニューロンの電気信号の形態に変換される。このニューロンの電気信号は、迷走神経を介して脳幹に伝送され、機械的なパルス波の強さ及び長さに関する情報を内包している。インプラント可能なデバイスを用いて技術的に起こされる、自然の有機的な調節メカニズムへの影響は、この自然のニューロンの電気信号形状に適合させて、少なくとも一本の選択した圧受容性神経線維に適用する技術的な電気刺激信号で、自然のニューロンの電気的時間信号を時間的にコヒーレントに上書きすることによって行われ、この電気刺激信号の振幅レベルは、目指す治療目標に応じ、自然のニューロンの電気的時間信号より高く又は低くされている。こうすることで、自然の有機的な血圧調節メカニズムをまったく又は有意に興奮させることがなく、つまり、技術的に操作された電気刺激信号を受ける脳幹は、自然のニューロンの電気的時間信号との違いを認識できない。これにより、或る特定の予期し得る血圧値調整の形態を特色とする調節結果を完全に自然に生じさせる自然の有機的な調節メカニズムが活性化される。   The natural shape of a pulse wave running through the baroreceptive field and within the aortic arch is that the pulse length is typically less than 1 second, as well as a strong, fast and non-linear rise of the pulse wave followed by a slow And is also characterized by a non-linear descent. This mechanical pulse wave is converted by the baroreceptors into the form of neuron electrical signals. The electrical signal of this neuron is transmitted to the brainstem via the vagus nerve and contains information on the strength and length of the mechanical pulse wave. The effect on the natural organic regulatory mechanism, technically caused by the use of implantable devices, is to adapt this natural neuron's electrical signal shape to at least one selected baroreceptive nerve fiber. This is done by temporally coherently overwriting the electrical time signal of the natural neuron with the applied technical electrical stimulation signal, and the amplitude level of this electrical stimulation signal depends on the desired therapeutic goal, It is higher or lower than the electrical time signal. In this way, there is no or significant excitement of the natural organic blood pressure regulation mechanisms, that is, the brainstem receiving the technically manipulated electrical stimulus signal will not be able to interact with the natural neuronal electrical time signal. I can't recognize the difference. This activates a natural, organic regulatory mechanism that produces a completely natural regulatory result featuring certain predictable forms of blood pressure regulation.

さらに、本解決策によるインプラント可能なデバイスは、自主的にチェックする血圧値監視の可能性を提供し、つまり、血圧基準値からの有意な逸脱が確認される場合にだけ、自然の有機的な調節メカニズムを活性化する。さらに有利なのは、インプラント可能なデバイスを、自己チェックにより、つまり閉ループ機能の方式で動作させ得ることであり、閉ループ機能では、電気刺激に基づいて引き起こされる有機的な調節結果を捕捉し、評価し、且つ必要な場合は相応に再調節する。   In addition, the implantable device according to the present solution offers the possibility of monitoring blood pressure values to check independently, i.e. only when a significant deviation from the blood pressure reference value is confirmed, the natural organic Activate regulatory mechanisms. A further advantage is that the implantable device can be operated by means of a self-check, i.e. in the manner of a closed-loop function, in which the organic regulation results caused by the electrical stimulation are captured and evaluated, If necessary, readjust accordingly.

このために、神経線維束に内包されている少なくとも一本の神経線維、好ましくは圧受容性線維に沿って伝播するニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉及び少なくとも一本の神経線維の選択的な電気刺激のための本解決策によるインプラント可能なデバイスは、以下のコンポーネントを特色とする。   For this purpose, the position-selective capture of the electrical signals of the neurons propagating along at least one nerve fiber, preferably a baroreceptive fiber contained in the nerve fiber bundle, and the selective capture of at least one nerve fiber The implantable device according to the present solution for efficient electrical stimulation features the following components:

以下では、包括的な発明思想を制限することなく、生理学的パラメータとしての血圧に影響を及ぼす例に関連して本解決策によるデバイスを説明する。もちろんこのインプラント可能なデバイスは他の生理学的パラメータ、例えば呼吸数、心拍数、体温などに影響を及ぼすために、又は他の病状、例えば自己免疫疾患、心拍リズム障害、重度の憂鬱、てんかんなどの場合にも、用いることができる。このインプラント可能なデバイスは、代替的な身体機能を治療するために、他の末梢神経に対し又は中枢神経系若しくは自律神経系の神経に対しても同様に用いることができる。一例として、脊髄又は脳が傷害した場合の中枢性麻痺後の運動神経機能代替の分野を挙げておく。これらの場合には、圧力及び姿勢の受容器、例えば手の感覚信号を選択的に、インプラント可能なデバイスによって受け取って、目標値設定に応じてグリップ力を自発的に調節することができる。ニューロモデュレーションの分野では、インプラント可能なデバイスを用いた、卒中発作及び片側不全麻痺後のリハビリテーションにも期待がもてる。この場合、リハビリテーションの成果を改善するため、感覚信号を増幅してカップリングすることができる。さらに考えられるのは、横隔膜での横隔神経を介したインプラント可能なデバイスによる呼吸刺激器の調節、交感神経幹での交感神経系の変調、又は高度選択的な末梢神経刺激による効率的な疼痛治療である。   In the following, the device according to the solution will be described in connection with an example affecting blood pressure as a physiological parameter without limiting the comprehensive inventive idea. Of course, this implantable device may be used to affect other physiological parameters, such as respiratory rate, heart rate, body temperature, etc. In some cases, it can be used. The implantable device can be used on other peripheral nerves, or on nerves of the central or autonomic nervous system, to treat alternative bodily functions as well. As an example, the field of motor nerve replacement after central palsy when the spinal cord or brain is injured is mentioned. In these cases, pressure and posture receptors, for example sensory signals of the hand, can be selectively received by the implantable device and the grip force can be adjusted spontaneously according to the target value setting. In the field of neuromodulation, rehabilitation after stroke and hemiparesis using implantable devices is also promising. In this case, sensory signals can be amplified and coupled to improve the outcome of rehabilitation. Further conceivable are modulation of respiratory stimulators by implantable devices through the phrenic nerve at the diaphragm, modulation of the sympathetic nervous system at the sympathetic trunk, or efficient pain from highly selective peripheral nerve stimulation Treatment.

神経線維束内の選択した神経線維に沿ったニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉及びまた少なくとも一本の選択した神経線維の選択的な電気刺激のために、神経線維束の周りにマンシェット状に当てがえる生体適合性支持土台上に取り付けたインプラント可能な電極デバイスが提供されており、この支持土台は、インプラントした状態では神経線維束に向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形である支持土台表面を有している。これに加え、この生体適合性支持土台には、心臓の働きを表す心電図信号を捕捉するための第2の電極デバイスが配置されている。第2の電極デバイスは、必ずしも支持土台のうち上記の第1の電極デバイスと同じ支持土台表面に取り付けられていなくてよい。   A manchette around the nerve fiber bundle for position-selective capture of the electrical signals of the neurons along the selected nerve fiber within the nerve fiber bundle and also for selective electrical stimulation of at least one selected nerve fiber Provided is an implantable electrode device mounted on a biocompatible support platform, the support platform being oriented toward a nerve fiber bundle and being a straight cylindrical support when implanted. It has a base surface. In addition, a second electrode device for capturing an electrocardiogram signal representing the function of the heart is arranged on the biocompatible support base. The second electrode device does not necessarily have to be mounted on the same surface of the support base as the first electrode device described above.

このインプラント可能な電極デバイス、詳しくは少なくとも第1及び第2の電極デバイスを含んでいるインプラント可能な電極デバイスは、評価/制御ユニットと電気的に接続されているか、又は評価/制御ユニットと接続可能に形成されており、評価/制御ユニットでは、位置選択的に捕捉されたニューロンの電気信号及びまた心電図信号を時間分解して評価することができ、これにより、血圧に対して相関関係にあるニューロンの時間信号を算出することができる。デジタル信号プロセッサー又はマイクロコントローラとして形成された評価/制御ユニットは、信号データを加工して制御信号を生成することができる。   The implantable electrode device, in particular including at least the first and second electrode devices, is electrically connected to the evaluation / control unit or connectable to the evaluation / control unit. In the evaluation / control unit, the electrical signals of the position-selectively captured neurons and also the electrocardiogram signals can be evaluated in a time-resolved manner, whereby the neurons correlated with the blood pressure can be evaluated. Can be calculated. An evaluation / control unit formed as a digital signal processor or a microcontroller can process the signal data and generate control signals.

評価/制御ユニットと接続された第1の比較ユニットは、測定技術によって捕捉される心電図信号と、血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号との間の特徴的で相対的な時間的ずれを確定するために用いられる。   A first comparison unit, which is connected to the evaluation / control unit, determines a characteristic and relative time lag between the electrocardiogram signal captured by the measurement technique and the neuron time signal correlated with blood pressure. Used to

これに関しては、心電図時間信号のR波と、血圧波と相関関係にあり測定技術により捕捉される時間信号のプラスに強く上昇している信号勾配に沿った信号勾配点との間の時間間隔を確定することが有利である。パルス波又は血圧と相関関係にあり測定技術によって捕捉されるニューロンの時間信号は、第1の電極デバイスの形態に応じ、たいていは多相の信号形状を特色とし、この信号形状に、特徴的な信号勾配点を割り当てることができ、この信号勾配点が、時間的にすぐ前を走る心電図信号に対する時間的ずれを確定するために用いられる。心電図信号と、血圧波又はパルス波又は血圧波と相関関係にあり測定技術によって捕捉される時間信号との間の確定された時間的ずれは、その後、技術的な刺激信号の生成を、圧受容性神経線維に沿って伝播する自然のニューロンの電気信号に時間的に厳密に適合させるために用いられる。   In this regard, the time interval between the R wave of the electrocardiogram time signal and the signal gradient point along the positively rising signal gradient of the time signal correlated with the blood pressure wave and captured by the measurement technique is defined as It is advantageous to determine. Depending on the configuration of the first electrode device, the time signal of the neuron, correlated with the pulse wave or blood pressure and captured by the measurement technique, often features a polyphase signal shape, which is characteristic of this signal shape. A signal slope point can be assigned, and this signal slope point is used to determine the time offset with respect to the electrocardiogram signal running immediately in time. The determined time lag between the electrocardiogram signal and the time signal correlated with the blood pressure or pulse wave or blood pressure wave and captured by the measurement technique then causes the generation of the technical stimulus signal to become baroreceptive. It is used to closely match in time the electrical signals of natural neurons that propagate along sexual nerve fibers.

さらに評価/制御ユニットは、血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号が或る特定の振幅レベルより上にある時間窓を確定し、つまりこの時間窓は血圧波のパルス長に相当する。目標は、血圧に影響を及ぼす目的で、評価/制御ユニットによって確定されたこの時間窓内で、少なくとも一本の選択した圧受容性神経線維に技術的な電気刺激信号を適用することであり、これにより脳は、自然のパルス波の長さに適合した信号長さの電気刺激信号を、脳が普通の、つまり自然の血圧信号を予期する時点で得ることになる。   Furthermore, the evaluation / control unit determines a time window in which the time signal of the neuron correlated with the blood pressure is above a certain amplitude level, ie this time window corresponds to the pulse length of the blood pressure wave. The goal is to apply a technical electrical stimulation signal to at least one selected baroreceptive nerve fiber within this time window determined by the evaluation / control unit for the purpose of affecting blood pressure, This allows the brain to obtain an electrical stimulus signal of a signal length adapted to the length of the natural pulse wave at the time the brain expects a normal, ie natural, blood pressure signal.

さらに評価/制御ユニットは第1のファンクションジェネレータと電気的に接続されており、第1のファンクションジェネレータは、それぞれ評価/制御ユニットによって確定され、心電図信号に対する確定された相対的な時間的ずれを有する時間窓内で、n個の多数の単一パルスから構成される電気刺激信号を生成し、この電気刺激信号の位相及び時間的振幅軌道は、生理学的パラメータ、好ましくは血圧と相関関係にある算出されたニューロンの時間信号の位相及び振幅軌道に適合されている。電気刺激信号は、時間で変化する振幅レベルだけが異なっていることが好ましく、この振幅レベルは、高血圧治療の場合には、自然の血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号の振幅レベルより大きく又は高く選択されている。したがって脳は、強く高められた血圧についての情報を取得し、この強く高められた血圧に対して相応の自然の有機的な調節メカニズムが活性化される。   Furthermore, the evaluation / control unit is electrically connected to the first function generator, the first function generators each being determined by the evaluation / control unit and having a determined relative time offset with respect to the electrocardiogram signal. Within a time window, generate an electrical stimulation signal consisting of a number n of single pulses, the phase and temporal amplitude trajectory of which is calculated relative to a physiological parameter, preferably blood pressure The phase and amplitude trajectory of the time signal of the generated neuron is adapted. The electrical stimulation signal preferably differs only in the time-varying amplitude level, which in the case of hypertension treatment is greater than or greater than the amplitude level of the neuron's time signal which correlates with the natural blood pressure. Highly selected. The brain thus obtains information about the strongly elevated blood pressure, and a corresponding natural organic regulatory mechanism is activated for this strongly elevated blood pressure.

n個の多数の単一パルスから構成される電流信号の形態の電気刺激信号に変換して転送するために、インプラント可能な電極デバイスの第1のファンクションジェネレータと第1の電極デバイスも、第1の信号−電流変換器を介して間接的又は直接的に接続されており、第1の信号−電流変換器は、少なくとも一本の神経線維を選択的に電気刺激するための電気刺激信号を、第1の電極デバイスに伝送する。   A first function generator and a first electrode device of the implantable electrode device are also provided for converting and transferring the electrical stimulation signal in the form of a current signal composed of a number n of single pulses. Connected indirectly or directly via a signal-to-current converter, wherein the first signal-to-current converter outputs an electrical stimulation signal for selectively electrically stimulating at least one nerve fiber; Transmit to the first electrode device.

第1の電極デバイスが神経線維束の神経鞘と身体的に、つまり電気的に接触するインプラント可能な電極デバイスを除いて、インプラント可能なデバイスの残りすべてのコンポーネント、つまり評価/制御ユニット、第1の比較ユニット、第1のファンクションジェネレータ、及びまた第1の信号−電流変換器は、インプラント可能なモジュール内に組み込まれており、つまり生体適合性材料から成るカプセルにより、流体を通さないように取り囲まれており、この場合、インプラント可能なモジュール内にまとめられたコンポーネントを、インプラント可能な電極デバイスと電気的に接触させるために、少なくとも一つの電気的接続構造が設けられている。   Except for the implantable electrode device in which the first electrode device is in physical, ie electrical contact with the nerve sheath of the nerve fiber bundle, all the remaining components of the implantable device, ie the evaluation / control unit, the first The comparison unit, the first function generator and also the first signal-to-current converter are integrated in an implantable module, i.e. enclosed in a fluid-tight capsule by a biocompatible material. In this case, at least one electrical connection structure is provided for bringing the components assembled in the implantable module into electrical contact with the implantable electrode device.

選択的な電気刺激と、選択した圧受容性神経線維に沿った自然のニューロンの電気信号の伝達とが時間的にコヒーレントに合致しており、且つ刺激信号の信号長さ及び信号形状が、自然の圧受容性ニューロンの信号に適合していることにより、違いは、時間で変化する振幅レベルが、自然の圧受容性信号よりたいていは高められ、つまりより高いことだけに反映されている。もちろん、本解決策によるインプラント可能なデバイスを用いて、少なくとも一本の選択した神経線維により低い振幅レベルを適用することもできる。振幅レベルの技術的な引き上げ又は引き下げの程度を量的に規定するために、インプラント可能なデバイスは、評価/制御ユニットと電気的に接続された少なくとも一つの第2の比較ユニットを備えており、第2の比較ユニットは、血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号に割り当てられている少なくとも一つの信号レベルを、少なくとも一つの参照信号と比較し、それによりレベル差値を生成する。その後、評価/制御ユニットが、少なくともこの確定したレベル差値を基礎として、刺激信号の少なくとも時間的振幅軌道を規定し、つまり、インプラント可能なデバイスを用いて測定技術により検出され血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号を、所定の参照信号から有意に逸脱させ、こうして調節要求に応じ、電気刺激信号の時間で変化する振幅レベルを、測定技術により捕捉され血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号より高く又は低くする。高血圧治療の場合はたいてい、時間で変化する振幅レベルを有意に高くすることが重要であり、こうすることで、高められた血圧についての情報が脳に送られ、脳はその後、確認した引き上げられた血圧レベルを、自然の有機的又は生物学的な調節メカニズムの枠内で下げようとする。   The selective electrical stimulation and the transmission of electrical signals of natural neurons along the selected baroreceptive nerve fibers are temporally coherently matched, and the signal length and shape of the stimulation signal are By adapting to the signals of the baroreceptive neurons, the difference is reflected only in that the time-varying amplitude levels are often higher, ie higher, than the natural baroreceptive signals. Of course, with the implantable device according to the present solution, it is also possible to apply a lower amplitude level to at least one selected nerve fiber. In order to quantitatively define the degree of technical raising or lowering of the amplitude level, the implantable device comprises at least one second comparison unit electrically connected to the evaluation / control unit, The second comparison unit compares at least one signal level assigned to the time signal of the neuron correlated with blood pressure with at least one reference signal, thereby generating a level difference value. An evaluation / control unit then defines at least a temporal amplitude trajectory of the stimulation signal, based at least on the determined level difference value, i.e., correlates with the blood pressure detected by the measurement technique using the implantable device. The time signal of a neuron significantly deviates from a predetermined reference signal, and thus the time-varying amplitude level of the electrical stimulus signal in response to adjustment requirements, the time signal of a neuron captured by a measurement technique and correlated with blood pressure. Higher or lower. In the case of hypertension treatment, it is usually important to have a significantly higher amplitude level that changes over time, so that information about the elevated blood pressure is sent to the brain, which is then raised Try to lower blood pressure levels within the framework of natural organic or biological regulatory mechanisms.

図2a及びbで図解したマンシェット電極デバイスを用いて行われる上で説明した電気刺激は、圧受容性神経線維に沿って、等方性の信号方向カップリングにより、つまり規定の信号伝播方向を設定せずに行われ、したがって電気刺激信号は、求心性神経線維に沿っても遠心性神経線維に沿っても伝播され得る。神経線維束内の非圧受容性の求心性及び遠心性の神経線維に有意に持続する影響を及ぼすことなく、遠心性神経線維に沿った、つまり心臓へ方向づけられた電気刺激信号の信号伝播を阻止するには、図2で説明した電極デバイスを改変したマンシェット電極デバイスが適しており、このマンシェット電極デバイスには、神経線維束内の少なくとも一本の選択した神経線維に沿った一方向の電気信号伝達を阻害するために形成された少なくとも一つの第3の電極デバイスが付け加えられている。   The above-described electrical stimulation, performed using the Manchette electrode device illustrated in FIGS. 2a and 2b, sets isotropic signal direction coupling, ie, a defined signal propagation direction, along baroreceptive nerve fibers. Without this, the electrical stimulation signal can be propagated along afferent nerve fibers as well as along efferent nerve fibers. Signal propagation of electrical stimulation signals along efferent nerve fibers, i.e., to the heart, without significant lasting effects on non-baroreceptive afferent and efferent nerve fibers within the nerve fiber bundle. For blocking, a manchette electrode device which is a modification of the electrode device described in FIG. 2 is suitable, which includes a unidirectional electrical connection along at least one selected nerve fiber in the nerve fiber bundle. At least one third electrode device configured to inhibit signal transmission has been added.

第1の電極デバイスと同じ一体的につながって形成された支持土台の同じ支持土台表面に同様に取り付けられた第3の電極デバイスは、神経線維束内の圧受容性神経線維を位置選択的に捕捉し、それだけでなく選択的に電気刺激することができる第1の電極デバイス、とりわけ少なくとも三つの第1の電極構造の第1の電極面に対して、空間的に固定の割当てで存在している。第3の電極デバイスは、位置特定した圧受容性神経線維を把握したうえで、遠心性の、つまり心臓に至る神経線維に沿った電気刺激信号の転送を抑制するために、圧受容性神経線維を選択的に阻害する目的で利用することができる。このために、少なくとも一つの第3の電極構造の少なくとも二つの、好ましくは四つ以上の第2の電極面が用いられ、第2の電極面は、少なくとも三つの第1の電極構造の一つの第1の電極面と同様に、神経線維束に向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形に形成されている支持土台表面の周方向に、同じように分散して配置されている。位置特定した遠心性の圧受容性神経線維を阻害する目的で、第3の電極構造の第3の電極面の少なくとも一つを電気的に活性化し、これにより当該の遠心性神経線維が、狙い通りに時間的に制限されて選択的に阻害される。この場合、それぞれ少なくとも一つの活性化された第3の電極面から、電気分極場が神経線維束に入り、主として、阻害すべき神経線維と相互作用する。阻害中に神経線維束内を伝播する電気分極場を軸方向で制限するために、第3の電極構造に対してそれぞれ軸方向の両側に取り付けられた第2の電極帯が用いられ、第2の電極帯は、インプラントした状態のマンシェット電極では神経線維束を完全に包囲しているリング電極である。   A third electrode device, also mounted on the same support platform surface of the same integrally connected support platform as the first electrode device, selectively positions baroreceptive nerve fibers within the nerve fiber bundle. Present in a spatially fixed assignment with respect to the first electrode device capable of capturing and also selectively electrostimulating, in particular the first electrode surface of the at least three first electrode structures. I have. The third electrode device grasps the located baroreceptive nerve fibers and, in order to suppress the transfer of electrical stimulation signals along the efferent, ie, nerve fibers to the heart, the baroreceptive nerve fibers Can be used for the purpose of inhibiting selectively. For this, at least two, preferably four or more, second electrode surfaces of at least one third electrode structure are used, the second electrode surface being one of the at least three first electrode structures. Like the first electrode surface, it is similarly distributed in the circumferential direction of the surface of the support base, which is oriented toward the nerve fiber bundle and is formed in a straight cylindrical shape. In order to inhibit the localized efferent baroreceptive nerve fibers, at least one of the third electrode surfaces of the third electrode structure is electrically activated, whereby the efferent nerve fibers are targeted. Time-limited and selectively inhibited. In this case, from at least one activated third electrode surface, an electric polarization field enters the nerve fiber bundle and interacts mainly with the nerve fiber to be inhibited. In order to axially limit the electric polarization field propagating in the nerve fiber bundle during inhibition, a second electrode strip is used, which is mounted on each of the axially opposite sides of the third electrode structure, The electrode strip is a ring electrode completely surrounding the nerve fiber bundle in the implanted manchette electrode.

この改変されたインプラント可能な電極デバイスは、選択した遠心性神経線維を阻害する目的で、追加的に設けた第3の電極デバイスが神経線維束に沿って心臓又は圧受容性受容器に向かって、つまり尾側に方向づけられるように、且つニューロンの電気信号の選択的な捕捉及びまた位置特定した神経線維の電気刺激を行う第1の電極デバイスが、脳、つまり吻側に向かって方向づけられるように、神経線維束に適用することができる。   This modified implantable electrode device is provided with an additional third electrode device for inhibiting selected efferent nerve fibers, along the nerve fiber bundle and toward the heart or baroreceptor. That is, the first electrode device, which is directed caudally, and selectively captures the electrical signals of the neurons and also electrically stimulates the localized nerve fibers, is directed toward the brain, or rostrally. Can be applied to nerve fiber bundles.

第3の電極デバイスを用い、いわゆる陽極ブロックによってか又は周波数がキロヘルツ範囲の正弦信号を適用することによってかのいずれかで、阻害を実現することができる。陽極ブロックの場合は、第2の電極面の少なくとも一つを陽極に分極し、これにより、遠心性神経線維の場所で支配的な電位を生成し、この電位により、対応する神経線維の活性化刺激が抑制される。高周波信号の適用によっても阻害を達成することができ、高周波信号を適用する場合は、少なくとも一つの選択した第3の電極面に高周波の電気的阻害信号を印加し、これにより、遠心性神経線維に沿った電気信号伝達メカニズムが一時的に停止する。   With a third electrode device, inhibition can be achieved either by means of a so-called anode block or by applying a sinusoidal signal whose frequency is in the kilohertz range. In the case of an anode block, at least one of the second electrode surfaces is polarized to the anode, thereby generating a dominant potential at the location of the efferent nerve fiber, which activates the corresponding nerve fiber. Stimulation is suppressed. Inhibition can also be achieved by applying a high-frequency signal, in which case a high-frequency electrical inhibition signal is applied to at least one selected third electrode surface, thereby providing efferent nerve fibers. The electrical signaling mechanism along is temporarily stopped.

両方の場合に、本解決策により設けられた第3の電極デバイスは、空間的に軸方向で制限されて作用し、この制限は、両方の第3の電極帯の軸方向の距離によって与えられており、第3の電極帯は第1の電極構造に対して空間的に近いのではあるが、ともかく、インプラント可能な電極デバイスが4cmの軸方向の長さを超えずに、阻害すべき遠心性神経線維に沿って軸方向に空間的に制限されることが望ましく、これにより、神経線維束に沿って脳側に配置された第1の電極デバイスは、阻害メカニズムによって影響されずに、それぞれ位置特定した求心性神経線維に、脳に至る電気刺激信号をカップリングすることができる。こうすることで、心臓に至る、つまり遠心性神経線維の方向で、直接的な刺激の可能性に起因するあらゆる副作用を排除することができる。   In both cases, the third electrode device provided by the solution acts spatially axially restricted, this restriction being given by the axial distance of both third electrode strips. And the third electrode strip is spatially close to the first electrode structure, but anyway, the implantable electrode device does not exceed the axial length of 4 cm and the centrifugal It is desirable to be spatially constrained in the axial direction along the nervous nerve fibers, so that the first electrode device placed on the brain side along the nerve fiber bundle, without being affected by the inhibition mechanism, Electrical stimulation signals to the brain can be coupled to the localized afferent nerve fibers. In this way, any side effects due to the possibility of direct stimulation down to the heart, ie in the direction of efferent nerve fibers, can be eliminated.

第3の電極構造の第3の電極面は、インプラントした状態のマンシェット電極では仮想輪状線に沿って同じように分散して配置されていることが有利であり、こうすると、神経線維束の周縁に対して位置特定した遠心性神経線維が、選択的及び効果的に阻害される。   Advantageously, the third electrode surface of the third electrode structure is equally distributed along the imaginary loop line in the implanted manchette electrode, so that the periphery of the nerve fiber bundle Efferent nerve fibers localized against are selectively and effectively inhibited.

ただし有利な形態で、第3の電極面の形状及びサイズは必ずしも互いに同一に形成されてはおらず、これに関しては、第3の電極面の軸方向の広がりがそれぞれ、第1の三つの電極構造の第1の電極面の軸方向の広がりと同一に選択されている。それぞれ第3の電極面の周方向に方向づけられた広がりは、第1の電極面の周方向に方向づけられた広がりより大きく選択されている。したがって第3の電極面は、第1の電極面より大きな面積を有することが好ましく、これにより、第3の電極面が特定の遠心性神経線維を電気分極できる位置選択性は、第1の電極面が位置特定した神経線維を電気刺激できる位置選択性より小さい。代替策として、第3の電極面を矩形の代わりに円形面として形成してもよい。これは局所的な、エッジ又は角に起因する電位場先端が形成されないという利点を有している。   However, in an advantageous manner, the shapes and the sizes of the third electrode surfaces are not necessarily identical to one another, in that the axial extent of the third electrode surfaces is each equal to the first three electrode structures. Is selected to be the same as that of the first electrode surface in the axial direction. The circumferential extent of each of the third electrode surfaces is selected to be greater than the circumferential extent of the first electrode surfaces. Therefore, the third electrode surface preferably has a larger area than the first electrode surface, so that the position selectivity by which the third electrode surface can electrically polarize a particular efferent nerve fiber is reduced by the first electrode surface. The plane is smaller than the position selectivity that can electrically stimulate the localized nerve fibers. As an alternative, the third electrode surface may be formed as a circular surface instead of a rectangle. This has the advantage that potential field tips due to local, edges or corners are not formed.

第3の電極デバイスは、三極の電極デバイスの形態で形成されるのが好ましく、つまり第3の電極構造は、軸方向の両側で、それぞれ一つのリング状に形成された第3の電極帯によって制限されており、これに関し、両方の第3の電極帯の間の支持土台に沿った軸方向の距離は、好ましくは0.5cm〜3cmの間、とりわけ0.75cm〜1.25cmの間で選択されている。リング状に形成された第3の電極帯の軸方向の広がりは、1μm〜5mmの間、好ましくは100μm〜4000μmの間であることが好ましい。   The third electrode device is preferably formed in the form of a three-electrode device, ie the third electrode structure has a third electrode strip formed on each side in the axial direction, each in the form of a ring. In this connection, the axial distance along the support base between both third electrode strips is preferably between 0.5 cm and 3 cm, especially between 0.75 cm and 1.25 cm Has been selected. The axial extension of the ring-shaped third electrode band is preferably between 1 μm and 5 mm, and more preferably between 100 μm and 4000 μm.

第3の電極構造の第3の電極面は、両方の第3の電極帯の間で軸方向の真ん中に配置されており、且つ第2の電極帯に対するそれぞれ軸方向の距離が第3の電極面自体の軸方向の広がりより大きくなるような軸方向の広がりを有している。   The third electrode surface of the third electrode structure is arranged axially in the middle between both third electrode strips, and the axial distance to the second electrode strip is respectively the third electrode strip. It has an axial extent that is greater than the axial extent of the surface itself.

とりわけ消極措置の実施の可能性に関し、一つの第3の電極構造の代わりに、第1の電極デバイス内のそれぞれ第1の電極構造の形成のごとく、第3の電極帯の間に、軸方向に離隔した三つの第3の電極構造を配置することが考えられる。完璧を期すためにのみ、三つより多い第1及び第3の電極構造もそれぞれの第1及び第3の電極帯の間に配置することが同様に考えられるであろうことに言及しておく。つまり、三つ、五つ、七つ以上の奇数の第1及び/又は第3の電極構造を設けることができるであろう。   Especially with regard to the possibility of carrying out the depolarization measures, instead of one third electrode structure, the axial direction between the third electrode strips, like the formation of the respective first electrode structure in the first electrode device. It is conceivable to arrange three third electrode structures spaced apart from each other. It should be noted that for completeness only, more than three first and third electrode structures may likewise be arranged between the respective first and third electrode strips. . That is, three, five, seven or more odd first and / or third electrode structures could be provided.

好ましい一つの例示的実施形態では、一つの第3の電極構造が四つの第3の電極面を含んでおり、この第3の電極面の電極面積はそれぞれ、それぞれ一つの第3の電極帯の面積の四分の一より小さく選択されている。第1及び第3の電極デバイスに設けられた第1又は第3の電極帯は、それぞれ接地極又は反対極として、それぞれ第1又は第3の電極構造の分極に用いられるので、電荷対称的な関係の理由から、第1及び第3の電極帯の面積はそれぞれ同一に選択されている。しかしながら第1及び第3の電極帯の形成においては、個別に独立した面積選択も想定できる。   In one preferred exemplary embodiment, one third electrode structure includes four third electrode surfaces, each of which has an electrode area of one third electrode band. It is selected to be less than one quarter of the area. The first or third electrode strip provided on the first and third electrode devices is used as a ground pole or an opposite pole, respectively, for polarization of the first or third electrode structure. For reasons of relationship, the areas of the first and third electrode strips are each selected identically. However, in the formation of the first and third electrode strips, individually and independently selected areas can be assumed.

さらに、第3の電極デバイスのすべての電極、つまり第3の電極面及び第3の電極帯は、第1の電極デバイスの第1の電極面を成す電極材料より小さな電荷移動容量を有する電気伝導性材料から作製することが有利と分かった。電荷移動容量が特に高い、特に適した材料として酸化イリジウムが、第1の電極デバイスのそれぞれ第1の電極面の形成に使用され、これに対して第3の電極面及び第3の電極帯の材料は、白金又は電気伝導可能なポリマーから成っている。   Further, all the electrodes of the third electrode device, ie, the third electrode surface and the third electrode band, have an electric conduction capacity having a smaller charge transfer capacity than the electrode material forming the first electrode surface of the first electrode device. It has proven to be advantageous to make them from conductive materials. Iridium oxide is used as a particularly suitable material with a particularly high charge transfer capacity for forming the first electrode surfaces of the first electrode device, respectively, whereas the third electrode surface and the third electrode band The material is made of platinum or an electrically conductive polymer.

第1及び第3の電極デバイスのすべての電極面は、好ましくは支持土台の支持土台表面と同一平面に揃って形成されているか、又は支持土台表面より沈んで配置されており、したがって電極面は支持土台表面から突き出ておらず、神経線維束の神経鞘に可能な限り負担をかけずに表面接触する。非侵襲性の表面接触により、インプラント可能な電極デバイスは手術で容易に、神経線維束に沿って適用及び位置決めすることができ、その際、神経鞘をごくわずかしか乃至まったく興奮させない。   All the electrode surfaces of the first and third electrode devices are preferably formed flush with the support base surface of the support base, or are arranged so as to sink below the support base surface, so that the electrode surface is It does not protrude from the surface of the support base and makes surface contact with the nerve sheath of the nerve fiber bundle as little as possible. Due to the non-invasive surface contact, the implantable electrode device can be easily applied and positioned along the nerve fiber bundle in surgery, with little or no excitement of the nerve sheath.

さらに、インプラントすることに起因する組織興奮及び炎症反応に対処するため、生体適合性ポリマーから成る支持土台が、少なくとも神経線維束と直接的に表面接触する領域内では、炎症反応を阻害する作用物質を有することを提案する。マンシェット状のマンシェット電極との表面接触によって発生し得る神経線維束の機械的な興奮を低減させるためのさらなる措置は、神経線維束を包囲する支持土台の軸方向の境界エッジに丸みをつけることに関し、詳しくは、生体適合性支持土台が、神経線維束に向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形である支持土台表面の領域内で、支持土台の土台厚がその他の支持土台領域より大きいそれぞれ軸方向で向かい合っている縁領域を有しており、この縁領域が、丸みのついた縁エッジを有している。   In addition, to address the tissue excitability and inflammatory response resulting from implanting, a biocompatible polymer support base may provide an agent that inhibits the inflammatory response, at least in the area of direct surface contact with nerve fiber bundles. It is proposed to have A further measure to reduce the mechanical excitement of nerve fiber bundles that can be caused by surface contact with the manchette-like manchette electrode involves rounding the axial boundary edges of the support base surrounding the nerve fiber bundle. In particular, in the region of the support base surface, in which the biocompatible support base is oriented towards the nerve fiber bundle and is a straight cylinder, the base thickness of the support base is larger than the other support base areas, respectively. It has edge regions facing each other in direction, which edge regions have rounded edge edges.

さらなる好ましい一実施形態は、位置特定した神経線維の電気的阻害に用いられる第3の電極デバイスの領域内で、少なくとも一つの、好ましくは複数の光導波口又はアパーチャを備えており、この光導波口又はアパーチャを介し、神経線維束の神経鞘を通して光を適用又はカップリングすることができる。光導波口は、両方の第2の電極帯に対して軸方向に隣接して配置されており、形状、サイズ、及び分散は第3の電極構造の第3の電極面に対応して模倣していることが好ましい。空間的に分離した複数の光導波体を、支持土台表面では神経線維束の方に通じるように設けることにより、神経線維束内でニューロンのオプトジェネティック反応を光活性化する目的で、神経線維束内に、均一な又は異なる光信号を異なる波長で適用することができる。こうして、多数の適切に配置された光波出射口又はアパーチャにより、神経線維束内でニューロンの活性化反応又は阻害反応を位置選択的に作動させることができ、これらの反応は、電極面を介して引き起こされるニューロンプロセスの代わりに又は付け加えて行うことができる。   A further preferred embodiment comprises at least one, preferably a plurality of light guide openings or apertures in the region of the third electrode device used for the electrical inhibition of the localized nerve fibers, Light can be applied or coupled through the mouth or aperture through the nerve sheath of the nerve fiber bundle. The optical waveguide is disposed axially adjacent to both second electrode strips, and the shape, size and dispersion mimic the third electrode surface of the third electrode structure. Is preferred. By providing a plurality of spatially separated optical waveguides on the surface of the support base so as to lead to the nerve fiber bundle, the nerve fiber bundle is activated in order to photoactivate the optogenetic response of neurons within the nerve fiber bundle. Within, uniform or different optical signals can be applied at different wavelengths. In this way, a large number of appropriately arranged light outlets or apertures can cause the activation or inhibition of neurons within the nerve fiber bundle to be activated in a position-selective manner, these reactions being carried out via the electrode surface. This can be done instead of or in addition to the neuronal process that is triggered.

既に言及したように、本解決策により形成されたインプラント可能な電極デバイスは、第3の電極デバイスが神経線維束に沿って心臓方向の方にあるようになるよう、神経線維束に沿って適用することが重要である。こうすることで、遠心性神経線維を阻害することができ、これに対して神経線維束に沿って脳に向かって方向づけられた第1の電極デバイスは、位置特定した求心性の、つまり脳に至る神経線維を選択的に刺激する目的で用い得ることが保証されている。求心性神経線維を選択的に阻害する必要がある場合、神経線維束に沿って逆に方向づけられた改変されたインプラント可能な電極デバイスをインプラントすることができる。さらなる可能な一実施形態は、二つ目の阻害性の第3の電極デバイスを備えており、この二つ目の第3の電極デバイスは、第1の電極デバイスの軸方向の、第3の電極デバイスとは反対側の隣に取り付けられている。   As already mentioned, the implantable electrode device formed according to the present solution is applied along the nerve fiber bundle such that the third electrode device is in the direction of the heart along the nerve fiber bundle. It is important to. In this way, efferent nerve fibers can be inhibited, whereas the first electrode device, which is directed along the nerve fiber bundle towards the brain, has a localized afferent, It is guaranteed that it can be used for the purpose of selectively stimulating nerve fibers leading to it. If there is a need to selectively inhibit afferent nerve fibers, a modified implantable electrode device can be implanted that is oriented backwards along the nerve fiber bundle. A further possible embodiment comprises a second inhibitory third electrode device, wherein the second third electrode device is in the third axial direction of the first electrode device. It is mounted next to and opposite to the electrode device.

さらに、神経線維束をマンシェット状に取り囲む電極デバイスを体内にインプラントすることは、ポリイミド支持土台上に取り付けた電極帯及び電極面が、絶えず湿った環境に曝されるという基本的な問題に直面し、これにより、とりわけ電極面とポリイミド支持土台の間の平面的な結合部で劣化現象が生じる可能性があり、この劣化現象は、局所的な剥離及びそれに伴い少なくとも接触劣化を引き起こし、それにより最終的には、電極デバイスの電気効率が低下する。環境に起因する金属電極面とポリイミド支持土台の間のこの剥離現象に対処するため、好ましい一実施形態では、少なくとも第1及び第3の電極帯がそれぞれ少なくとも一つの局所的な開口部を有しており、この第1及び第3の電極帯は、支持土台を成すポリマー又はポリイミドが少なくとも一つの開口部を少なくとも部分的に貫通するように、支持土台又は支持土台表面と平面的に結合している。これにより、それぞれの電極帯と支持土台との機械的な係止が改善される。   Furthermore, implanting an electrode device in a body surrounding a nerve fiber bundle in a manchette shape faces the fundamental problem that the electrode strip and the electrode surface mounted on the polyimide support base are constantly exposed to a moist environment. This can result in degradation phenomena, especially at the planar joints between the electrode surfaces and the polyimide support base, which cause local delamination and consequently at least contact degradation, thereby resulting in a final Specifically, the electrical efficiency of the electrode device decreases. To address this delamination phenomenon between the metal electrode surface and the polyimide support base due to the environment, in a preferred embodiment, at least the first and third electrode strips each have at least one local opening. The first and third electrode strips are planarly coupled to the support base or the support base surface such that the polymer or polyimide forming the support base at least partially penetrates the at least one opening. I have. This improves the mechanical locking between the respective electrode strips and the support base.

電極面又は電極帯と、支持土台の生体適合性のポリイミド又はポリマー材料との間の長期安定的な結合のためのさらなる可能性は、電極面又は電極帯の特殊な一形成形態及びそれによって可能な電極の支持土台内への特殊な組込みに反映されている。このために、とりわけ第1及び第3の電極帯がそれぞれ金属基板を有しており、この金属基板は、平らな上面及び下面を有し、基板の上面に垂直に局所的に突き出ている少なくとも一つの、好ましくは多数の構造要素を備えており、この構造要素は、柱状、リブ状、スリーブ状、又は桁状に形成されるのが好ましい。金属基板は、少なくとも一つの構造要素のうち、支持土台表面に向かって方向づけられており、且つ支持土台表面から突き出ていない第1の表面領域を除いて、支持土台の生体適合性ポリマーによって完全に包囲されている。これにより、支持土台表面で自由にアクセス可能な電極接触面は減少するが、基板の密閉包囲及び基板に一体的に結合した構造要素に基づき、支持土台表面に向かって方向づけられた表面領域以外は、支持土台の生体適合性ポリマーによって完全に包囲される。電極帯と支持土台の生体適合性ポリマーとの間の、環境に起因する液体又は湿気の浸入はかなり困難になり、これにより劣化現象をほぼ排除することができる。さらなる好ましい一実施形態では、好ましくは金属基板の下面と支持土台の生体適合性ポリマーとの間に、湿気に起因する剥離現象の可能性に対抗する付着媒介層又は付着媒介層構成が取り付けられている。   A further possibility for a long-term stable connection between the electrode surface or electrode band and the biocompatible polyimide or polymer material of the support base is a special form of electrode surface or electrode band and thereby possible This is reflected in the special incorporation of the special electrode into the support base. To this end, inter alia, the first and third electrode strips each have a metal substrate, which has flat upper and lower surfaces and at least projects locally perpendicularly to the upper surface of the substrate. It comprises one, preferably a number of structural elements, which are preferably formed in the form of columns, ribs, sleeves or girders. The metal substrate is completely covered by the biocompatible polymer of the support base except for a first surface area of the at least one structural element that is oriented toward the support base surface and does not protrude from the support base surface. Besieged. This reduces the freely accessible electrode contact surfaces on the support base surface, but except for the surface area oriented towards the support base surface, based on the hermetically enclosed enclosure of the substrate and the structural elements integrally connected to the substrate. , Completely surrounded by the biocompatible polymer of the support base. The penetration of liquids or moisture due to the environment between the electrode strip and the biocompatible polymer of the support base becomes considerably more difficult, whereby the degradation phenomena can be largely eliminated. In a further preferred embodiment, preferably between the lower surface of the metal substrate and the biocompatible polymer of the support base is attached an adhesion-mediating layer or an adhesion-mediating layer configuration that counteracts the possibility of moisture-induced delamination phenomena. I have.

本解決策によるインプラント可能なデバイスは、ヒト又は動物の生体の神経線維束に内包されている少なくとも一本の神経線維に沿って伝播するニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉及び少なくとも一本の神経線維の選択的な電気刺激のための方法を実施できることが有利である。とりわけ、求心性神経線維、つまりニューロンの電気信号を脳へ伝達する神経線維の電気刺激の場合、ことに、脳内では自然のニューロンの電気信号と電気刺激信号の区別ができないので、本解決策による電気刺激は、脳機能の興奮をまったく又は有意には引き起こさない。本解決策による方法は、以下のプロセスステップを特色とする。   The implantable device according to the present solution comprises a position-selective capture of at least one electrical signal of a neuron propagating along at least one nerve fiber encapsulated in a nerve fiber bundle of the human or animal body and at least one It would be advantageous to be able to implement a method for selective electrical stimulation of nerve fibers. In particular, in the case of electrical stimulation of afferent nerve fibers, that is, nerve fibers that transmit the electrical signals of neurons to the brain, this solution can not distinguish between electrical signals of natural neurons and electrical stimulation signals, especially in the brain. Do not cause any or significant excitation of brain function. The method according to the solution features the following process steps.

最初に、影響を及ぼすべき神経線維に沿って伝播するニューロンの電気信号を、位置選択的に捕捉することが重要である。このステップは、それ自体で知られている電極デバイスによって行うことができる。捕捉した自然のニューロンの電気信号を基礎として、信号長さ及び時間的振幅軌道が捕捉した自然のニューロンの電気信号に対応している「人工的」な電気信号を生成する。治療の目標設定、例えば血圧低下又は血圧上昇に応じて、「人工的」に生成した電気信号を、電気信号の信号長さの少なくとも時間的部分領域内では振幅を高く又は低くすることによって、改変する。好ましいのは、電気信号の時間的振幅軌道を全体的に、つまり電気信号の信号長さ全体にわたって均一に高く又は低くすることである。この措置により、ニューロンの電気信号による時間的位相で神経線維に適用される電気刺激信号が得られる。これは、自然のニューロンの電気信号がそれぞれ一つの電気刺激信号により、時間的にコヒーレントに、つまり自然のニューロンの電気信号の時間的な信号長さ及び神経線維に沿った時間的な順番に対応して、上書きされることを意味している。この時間的にコヒーレントな上書きの工程により、自然のニューロンの電気信号に内在する情報が、人工的に生成された電気刺激信号に刻印された情報と置き換えられる。   First, it is important to selectively capture the electrical signals of neurons that propagate along the nerve fibers to be affected. This step can be performed by an electrode device known per se. Based on the captured natural neuron electrical signal, an "artificial" electrical signal is generated whose signal length and temporal amplitude trajectory correspond to the captured natural neuron electrical signal. Modification of the "artificially" generated electrical signal by increasing or decreasing its amplitude within at least a temporal portion of the signal length of the electrical signal in response to a therapeutic goal setting, e.g., a decrease or increase in blood pressure. I do. Preferably, the temporal amplitude trajectory of the electrical signal is raised or lowered uniformly over the entire length of the electrical signal, ie over the entire signal length. This measure results in an electrical stimulation signal that is applied to nerve fibers in temporal phase with the electrical signal of the neuron. This means that the electrical signals of the natural neurons are temporally coherent by one electrical stimulation signal, that is, correspond to the temporal signal length of the electrical signals of the natural neurons and the temporal order along the nerve fibers. Means that it will be overwritten. This temporally coherent overwriting process replaces the information inherent in the natural neuron electrical signal with the information imprinted on the artificially generated electrical stimulation signal.

電気刺激信号は求心性神経線維に沿って、元々のニューロンの信号と同じ時間的な順番及び同じ時間的な信号長さで伝播するので、脳内ではニューロンの電気信号と電気刺激信号の区別はできない。   The electrical stimulation signal propagates along the afferent nerve fibers in the same temporal order and the same temporal signal length as the signal of the original neuron. Can not.

それぞれの神経線維に適用される電気刺激信号が、神経線維に沿って双方向に伝播することを避けるため、それぞれ一つの電気刺激信号を神経線維に適用する時間的に前及び/又は最中に、電気刺激信号が神経線維に沿って一方向にしか伝播できないように電気的阻害信号を神経線維に適用することを追加するのが好ましい。望ましくない神経線維方向への信号伝播の抑制は、電気刺激信号を電気的に適用するのに用いる電極デバイスとは別個の追加的な電極デバイスによって行われるのが好ましく、この追加的な電極デバイスは、電気刺激信号を適用する場所に対して神経線維に沿って隣接して、電気刺激信号の伝播方向とは反対側に取り付けられる。   In order to avoid that the electrical stimulation signal applied to each nerve fiber propagates in both directions along the nerve fiber, the electrical stimulation signal is applied before and / or during the time when each electrical stimulation signal is applied to the nerve fiber. Preferably, an electrical inhibition signal is applied to the nerve fiber so that the electrical stimulation signal can only propagate in one direction along the nerve fiber. The suppression of signal propagation in the direction of the undesired nerve fibers is preferably effected by an additional electrode device separate from the electrode device used to electrically apply the electrical stimulation signal, wherein the additional electrode device is , Attached along the nerve fiber to the location where the electrical stimulation signal is to be applied, on the opposite side of the direction of propagation of the electrical stimulation signal.

以下では、インプラント可能なデバイスを有利に形成するすべてのさらなる特徴を、図を参照しながら説明する。   In the following, all further features which advantageously form the implantable device will be described with reference to the figures.

以下に本発明を、包括的な発明思想を制限することなく、例示的実施形態に基づいて図面を参照しながら具体例に即して説明する。   Hereinafter, the present invention will be described by way of specific examples with reference to the drawings based on exemplary embodiments without limiting the comprehensive inventive idea.

本解決策によるインプラント可能なデバイスのすべてのコンポーネントを図解するためのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram for illustrating all components of an implantable device according to the present solution. 現況技術に基づくインプラント可能な電極デバイスを示す図である。1 shows an implantable electrode device according to the state of the art. 現況技術に基づくインプラント可能な電極デバイスを示す図である。1 shows an implantable electrode device according to the state of the art. 心電図信号及び血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号を図解するためのタイミング図である。FIG. 4 is a timing diagram for illustrating a neuron time signal that is correlated with an electrocardiogram signal and blood pressure. n個の単一パルスから構成される刺激信号の説明及び一つの単一パルスの説明のための図である。It is a figure for explanation of a stimulus signal composed of n single pulses, and explanation of one single pulse. 血圧調節のためのインプラント可能なデバイスの二つの代替的な動作モードを示す図である。FIG. 7 illustrates two alternative modes of operation of an implantable device for blood pressure regulation. 選択的な神経線維を阻害するための第3の電極デバイスを備えたインプラント可能な電極デバイスの概略的な平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of an implantable electrode device with a third electrode device for inhibiting selective nerve fibers. 7aは、開口部を有する電極帯を示す図であり、7bは、支持土台内に組み込まれた電極帯の詳細図であり、7cは、構造要素の代替的な形成を示す図である。7a shows an electrode strip with an opening, 7b is a detailed view of an electrode strip incorporated in a support base, and 7c shows an alternative formation of a structural element. インプラント可能な電極デバイスを追加的に強化するマンシェットを示す図である。FIG. 4 illustrates a manchette that additionally enhances an implantable electrode device. インプラント可能な電極デバイスを追加的に強化するマンシェットを示す図である。FIG. 4 illustrates a manchette that additionally enhances an implantable electrode device. インプラント可能な電極デバイスを追加的に強化するマンシェットを示す図である。FIG. 4 illustrates a manchette that additionally enhances an implantable electrode device. インプラント可能な電極デバイスを追加的に強化するマンシェットを示す図である。FIG. 4 illustrates a manchette that additionally enhances an implantable electrode device. インプラント可能な電極デバイスを追加的に強化するマンシェットを示す図である。FIG. 4 illustrates a manchette that additionally enhances an implantable electrode device. インプラント可能な電極デバイスを追加的に強化するマンシェットを示す図である。FIG. 4 illustrates a manchette that additionally enhances an implantable electrode device. インプラント可能な電極デバイスの液圧式適用構造を示す図である。FIG. 2 shows a hydraulic application structure of an implantable electrode device. 神経線維の電気刺激を実施するためのフロー図である。FIG. 4 is a flowchart for performing electrical stimulation of nerve fibers.

図1は、インプラント可能なデバイスの個々のコンポーネントを示すブロック図であり、これらのコンポーネントはそれぞれ、たいていは双方向性の電気通信路を介して(接続矢印の表示を参照)相互に接続されている。個々の通信路は、有線又は無線の接続経路の形態で実現することができ、これらの接続経路を介して、インフォーマルデータ伝達及びまた電気エネルギー伝達のために電気信号を双方向に伝達可能である。   FIG. 1 is a block diagram showing the individual components of an implantable device, each of which is interconnected via a mostly bi-directional electrical communication path (see indication of connection arrows). I have. The individual communication paths can be implemented in the form of wired or wireless connection paths, via which electric signals can be transmitted in both directions for informal data transmission and also for electric energy transmission. is there.

インプラント可能なデバイスの主コンポーネントに該当するのは、インプラント可能な電極デバイスE、評価/制御ユニットA/S、評価/制御ユニットA/Sと電気的に接続された第1の比較ユニットK1、同様に評価/制御ユニットA/Sと接続された第1のファンクションジェネレータF1、並びに第1のファンクションジェネレータF1とも間接的又は直接的に、及びインプラント可能な電極デバイスEとも電気的に接続された第1の信号−電流変換器SSW1である。   The main components of the implantable device correspond to the implantable electrode device E, the evaluation / control unit A / S, the first comparison unit K1 electrically connected to the evaluation / control unit A / S, and so on. A first function generator F1 connected to the evaluation / control unit A / S and a first function generator indirectly or directly also connected to the first function generator F1 and electrically connected to the implantable electrode device E Is a signal-current converter SSW1.

第1の実施形態では、インプラント可能な電極デバイスEは、神経線維束の周りにマンシェット状に適用可能で図2a、図2bで図解しているようなそれ自体で知られた電極デバイスに対応しており、これに関しては電気的なニューロンの時間信号を選択的に検出する目的で、好ましくは三極デバイスとして形成された第1の電極構造3が設けられており、この第1の電極構造3はそれぞれ軸方向の両側で、インプラントした状態ではリング状の第1の電極帯5によって制限されている(これについては図2a、図2bを参照)。   In a first embodiment, the implantable electrode device E corresponds to an electrode device known per se applicable as a manchette around a nerve fiber bundle and illustrated in FIGS. 2a, 2b. For this purpose, a first electrode structure 3, preferably formed as a triode device, is provided for the purpose of selectively detecting the time signal of an electrical neuron, wherein the first electrode structure 3 is provided. Are respectively limited on both axial sides by an annular first electrode strip 5 in the implanted state (see FIGS. 2a and 2b).

インプラント可能な電極デバイスEはこれに加え、心電図信号を捕捉するための少なくとも一つの電極を備えており、このような心電図信号ピックアップは例えば図2aに図解したインプラント可能な電極デバイスに基づく参照電極12によって可能である。   The implantable electrode device E additionally comprises at least one electrode for capturing an electrocardiographic signal, such an electrocardiographic signal pickup comprising, for example, a reference electrode 12 based on the implantable electrode device illustrated in FIG. 2a. Is possible.

電極デバイスEによって検出された、心電図信号にも血圧と相関関係にあるニューロンの電気的時間信号にも関連する電気的情報は、時間分解されて、さらなる評価のために評価/制御ユニットA/Sに送られる。タイマーユニットTが、電気信号を時間分解して捕捉して評価/制御ユニットA/Sに伝達するのに用いられることが好ましい。インプラント可能なデバイスの機能方式をさらにより良く理解するため、図3に関して、頸動脈の領域内で迷走神経の周りに適用した第2の電極デバイスによって捕捉される心電図信号(Aを参照)と、例えば心臓間近の大動脈内の専用の血圧センサーによって捕捉可能な、大動脈による自然のパルス波又は血圧波PW(Bを参照)と、ニューロンの電気信号から算出され血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号ZS(Cを参照)との間の時間関係を示しておく。   The electrical information detected by the electrode device E, which is related to both the electrocardiogram signal and the electrical time signal of the neuron correlated with the blood pressure, is time-resolved and evaluated / control unit A / S for further evaluation. Sent to A timer unit T is preferably used for time-resolved capture of the electrical signal and transmission to the evaluation / control unit A / S. To better understand the mode of operation of the implantable device, with reference to FIG. 3, an electrocardiogram signal (see A) captured by a second electrode device applied around the vagus nerve in the area of the carotid artery; For example, a natural pulse wave or blood pressure wave PW (see B) by the aorta, which can be captured by a dedicated blood pressure sensor in the aorta near the heart, and a neuron time signal calculated from the neuron electrical signal and correlated with the blood pressure. The time relationship with ZS (see C) is shown.

機械的なパルス波PWにより、大動脈壁内の圧受容器が興奮し、それにより圧受容器が、パルス波PWの強さに応じて周波数コード化して、ニューロンの電気信号を発信する。何百もの圧受容器のこの同期した興奮が全部合わさってニューロンの電気信号が生成され、この電気信号は、迷走神経の周りに適用したマンシェット電極を介してピックアップすることができる。   The mechanical pulse wave PW excites the baroreceptors in the aortic wall, which in turn emit frequency-encoded electrical signals of neurons according to the strength of the pulse wave PW. All of this synchronized excitation of hundreds of baroreceptors combine to generate a neuronal electrical signal that can be picked up via a Manchette electrode applied around the vagus nerve.

しかしながら、迷走神経に沿って脳へ方向づけられている自然のニューロンの電気信号を治療のために信号上書きする目的で迷走神経を技術的に刺激するには、少なくとも二つの時間的遅滞効果を考慮する必要があり、ことに、脳がこの技術的な信号介入により持続的に興奮し続けることを避けるため、刺激をできるだけ自然に行うべきなので、この時間的遅滞効果を技術的な刺激の際に考慮又は補償することが重要である。   However, technical stimulation of the vagus nerve for the purpose of therapeutically overwriting the electrical signals of natural neurons directed along the vagus nerve to the brain takes into account at least two temporal delay effects. This time delay effect should be taken into account during technical stimulation, especially since the stimulation should be as natural as possible to avoid the brain being continuously excited by this technical signal intervention. Or it is important to compensate.

これは一方では、心電図信号又は心電図信号のR波の始まり(図3Aを参照)と、大動脈での血圧波PWの上昇(図3Bの点P1を参照)との間の時間的ずれZVに関する。他方でこれは、圧受容器の興奮及び変換と、マンシェット電極Eが自然の血圧信号を上書きすべき領域に達するまでのニューロンの電気的時間信号ZSとの間の時間的ずれZV*に関する。この時間的ずれZV*は、典型的には点P1とニューロンの電気的時間信号ZSの最初の極大Mとの間を選択する。   This, on the one hand, relates to the time lag ZV between the beginning of the electrocardiogram signal or the R-wave of the electrocardiogram signal (see FIG. 3A) and the rise of the blood pressure wave PW in the aorta (see point P1 in FIG. 3B). On the other hand, it relates to the time lag ZV * between the baroreceptor excitation and transduction and the neuronal electrical time signal ZS until the Manchette electrode E reaches the area where the natural blood pressure signal should be overwritten. This time shift ZV * typically selects between point P1 and the first maximum M of the neuron's electrical time signal ZS.

ニューロンの電気的時間信号ZSは様々に出現する可能性があり、一般的にはいわゆる「メキシカンハット」形であり、したがって複数の「揺れ」から成っている。これはことに、パルス波信号PWは圧受容器により「波形」にはコード化されないので、初めは不思議に思われる。これに関する理由は、第1の電極デバイスの三極の形態にある。つまり、「単峰形」の自然のニューロンの電気パルス波信号は、迷走神経に沿って長手方向に、第1の電極デバイスの三つの電極構造を通り過ぎ、三つの電極構造を時間的に次々と分極することができる。こうして単相のニューロンの電気信号が、多相のニューロンの電気的時間信号ZSに転換される。   The electrical time signal ZS of a neuron can appear in various ways, and is generally in the form of a so-called "Mexican hat", and thus consists of a plurality of "swings". This seems strange at first, especially since the pulse wave signal PW is not coded into a "waveform" by the baroreceptors. The reason for this lies in the triode configuration of the first electrode device. In other words, the electric pulse wave signal of the “unimodal” natural neuron passes through the three electrode structures of the first electrode device in the longitudinal direction along the vagus nerve, and sequentially passes through the three electrode structures. Can be polarized. Thus, the electrical signal of the single-phase neuron is converted into the electrical time signal ZS of the multi-phase neuron.

算出された多相のニューロンの電気的時間信号ZSはこれに加え、時間的には、パルス波PWの特徴的な勾配上昇点P1と勾配降下点P2の間に、つまりパルス波PWの継続時間に相当する時間窓T1内に常にある。   In addition, the calculated electrical time signal ZS of the multiphase neuron is temporally between the characteristic gradient rising point P1 and the gradient falling point P2 of the pulse wave PW, that is, the duration of the pulse wave PW. Is always within a time window T1 corresponding to

上で説明した時間的ずれZV及びZV*を考慮して、時間窓ZF(図3Dを参照)内で、電気刺激信号を生成して、少なくとも一つの圧受容性神経線維を選択的に刺激する目的で第1の電極デバイスを介して迷走神経に適用することが重要である。   In view of the temporal lags ZV and ZV * described above, an electrical stimulation signal is generated within the time window ZF (see FIG. 3D) to selectively stimulate at least one baroreceptive nerve fiber. It is important to apply to the vagus nerve via the first electrode device for the purpose.

血圧と相関関係にあるニューロンの電気的時間信号ZS(図3Cを参照)の確定は、心電図信号の捕捉及び測定技術的利用とは異なり、測定技術的に捕捉され血圧と相関関係にある時間信号ZSの信号レベルを周囲の電気的ノイズレベルから際立たせることができないので、特殊な信号加工又は信号処理を必要とする。これに関し、インプラント可能な電極デバイスによって得られたニューロンの電気信号を、好ましくはトリガーとしての心電図信号とコヒーレントに平均化することが好ましく、このとき、再現可能に血圧に追従するすべての信号成分が、追加的に増幅される。これに関するさらなる詳細は、冒頭に引用したデニス ティー. ティー. プラフタ(Dennis T. T. Plachta)、オスカー コタ(Oscar Cota)、トーマス シュティークリッツ(Thomas Stieglitz)、モーティマー ギールトミューレン(Mortimer Gierthmuehlen)の寄稿論文「Selektive Ableitung und Stimulation fuer ein blutdrucksenkendes Implantat unter Verwendung von Vielkanal−Cuff−Elektroden」、tm − Technisches Messen、2013、Vol.80 (5)、163〜172頁から明らかである。   The determination of the electrical time signal ZS of the neuron correlated with blood pressure (see FIG. 3C) differs from the capture and measurement technical use of the electrocardiogram signal, in that the time signal correlated with the blood pressure measured with the measurement technology Since the signal level of ZS cannot be distinguished from the surrounding electric noise level, special signal processing or signal processing is required. In this regard, it is preferred that the electrical signal of the neuron obtained by the implantable electrode device be coherently averaged, preferably with the electrocardiogram signal as a trigger, wherein all signal components that follow blood pressure reproducibly are Is additionally amplified. For further details on this, see Dennis Tea, cited at the outset. tea. Purafuta (Dennis T. T. Plachta), Oscar Kota (Oscar Cota), Thomas Gerhard Teak Ritz (Thomas Stieglitz), Mortimer Gières Tomyu Ren (Mortimer Gierthmuehlen) of theses "Selektive Ableitung und Stimulation fuer ein blutdrucksenkendes Implantat unter Verwendung von Vielkanal -Cuff-Electroden ", tm-Technisches Messen, 2013, Vol. 80 (5), pp. 163-172.

こうして得られた、図3Cでは時間で変化する振幅軌道で示されており血圧と相関関係にあるニューロンの電気的時間信号ZSを用い、心電図信号(図3Aを参照)に対する時間的ずれZVを確定することができる。ここで、インプラント可能なデバイスによって確定可能な、血圧と相関関係にあるニューロンの電気的時間信号ZSは、相対的血圧値に相当するにすぎず、つまり電位が血圧と共に上昇及び降下しているのであって、その一方で時間信号極大は単位がmmHgの絶対的血圧ではないことを書き記しておく。したがって絶対的血圧値を決定するには、絶対的血圧を捕捉可能な追加的な外部又は内部の参照センサーを設ける必要がある。インプラント可能な電極デバイスによって得られた時間信号ZSを較正する目的では、同様にインプラント可能な技術的な血圧センサー、例えばそれ自体で知られているチップカテーテル、又は体外に当てがえる血圧マンシェットが適していることが好ましい。図1では、このために参照血圧センサーSBがさらなるコンポーネントとして示されており、このさらなるコンポーネントは必ずしもインプラント可能なユニットとして形成されていなくてよい。参照血圧センサーSBによって確定された絶対的血圧値も、時間分解されて評価/制御ユニットA/Sに伝達されることが好ましい。対応する時間捕捉には、参照血圧センサーSBとデータ交換している時計UHが用いられる。   In FIG. 3C, the time lag ZV with respect to the electrocardiogram signal (see FIG. 3A) is determined by using the electrical time signal ZS of the neuron, which is indicated by the time-varying amplitude trajectory and is correlated with the blood pressure. can do. Here, the electrical time signal ZS of the neuron correlated with blood pressure, which can be determined by the implantable device, only corresponds to the relative blood pressure value, ie, since the potential rises and falls with blood pressure. Note, on the other hand, that the time signal maxima are not absolute blood pressure in units of mmHg. Therefore, determining the absolute blood pressure value requires the provision of an additional external or internal reference sensor capable of capturing the absolute blood pressure. For the purpose of calibrating the time signal ZS obtained by the implantable electrode device, technical implantable blood pressure sensors, which are also implantable, such as tip catheters known per se, or extracorporeal blood pressure manches, are suitable. Is preferred. FIG. 1 shows the reference blood pressure sensor SB for this purpose as a further component, which need not necessarily be formed as an implantable unit. The absolute blood pressure value determined by the reference blood pressure sensor SB is also preferably time-resolved and transmitted to the evaluation / control unit A / S. A clock UH that exchanges data with the reference blood pressure sensor SB is used for the corresponding time capture.

インプラント可能な電極デバイスEによってマンシェット状に抱持された神経束内の圧受容性神経線維を、効率的な血圧治療に必要なように電気刺激するには、心電図信号及び血圧と相関関係にあるニューロンの電気的時間信号の分析が必要である。これに関する評価は、脳が圧受容性神経線維を介して伝達される圧受容性信号を予期する時点を厳密に確定することを目標として、評価/制御ユニットA/Sで行われる。これに加え、血圧信号を伝達する神経線維の技術的な電気刺激は、送られる自然の血圧信号と、時点、継続時間、及びまた質的に時間で変化する信号形状が合致するべきである。タイマー信号又はトリガー信号として、例えば参照電極12(図2aを参照)を介して心電図信号を単極でアーチファクトとして捕捉し、時間信号として評価/制御ユニットA/Sに伝達する。その後、評価/制御ユニットA/Sでは、心電図信号と自然のパルス波PWの間の時間的ずれZVを決定する。このために、とりわけ心電図信号のR波と、血圧波PWの上昇する最初の勾配に沿った特徴的な信号勾配点P1との間の時間差を用いる。時間的ずれZVは、通常の脈拍(65BPM)でのヒトの場合< 200msである(図3A、秒単位の時間軸を参照)。さらに評価/制御ユニットA/Sの枠内では、パルス波PWの特徴的なパルス長T1を測定し、パルス長T1は、第1の信号勾配点P1と、降下している信号勾配に沿った第2の信号勾配点P2との時間間隔によって与えられている。   The electrical stimulation of baroreceptive nerve fibers in the nerve bundle held in a manchette manner by the implantable electrode device E as required for efficient blood pressure treatment is correlated with the electrocardiogram signal and blood pressure. It is necessary to analyze the electrical time signal of the neuron. The evaluation in this regard is made in the evaluation / control unit A / S with the aim of precisely determining when the brain expects baroreceptive signals transmitted via baroreceptive nerve fibers. In addition, the technical electrical stimulation of the nerve fibers transmitting the blood pressure signal should match the natural blood pressure signal sent, in terms of time, duration, and also qualitatively time-varying signals. As a timer signal or a trigger signal, for example, the electrocardiogram signal is captured as a monopolar artifact via the reference electrode 12 (see FIG. 2a) and transmitted as a time signal to the evaluation / control unit A / S. Thereafter, the evaluation / control unit A / S determines a time lag ZV between the electrocardiogram signal and the natural pulse wave PW. For this purpose, in particular, the time difference between the R-wave of the electrocardiogram signal and the characteristic signal gradient point P1 along the rising initial gradient of the blood pressure wave PW is used. The time lag ZV is <200 ms for a human at a normal pulse (65 BPM) (see FIG. 3A, time axis in seconds). Furthermore, within the framework of the evaluation / control unit A / S, the characteristic pulse length T1 of the pulse wave PW is measured, the pulse length T1 being along the first signal gradient point P1 and the descending signal gradient. It is given by the time interval with the second signal gradient point P2.

さらに評価/制御ユニットA/S内では、生物学的に条件づけられた遅滞、例えば、機械的事象(パルス波)の生体電気信号への変換、及び/又は技術的な電流信号の生体電気的なニューロンの電位への変換、及び/又はニューロン線維に沿った特徴的な伝送速度に起因して引き起こされる時間的遅滞を考慮して、補正した時間的ずれZV*を確定し、この時間的ずれZV*を、刺激信号を生成する際に考慮する。   Furthermore, in the evaluation / control unit A / S, biologically conditioned delays, for example the conversion of mechanical events (pulse waves) into bioelectric signals and / or the conversion of technical current signals into bioelectric signals The corrected time lag ZV * is determined taking into account the conversion of the potential neurons to potential and / or the time lag caused by the characteristic transmission speed along the neuron fibers, and this time lag is determined. ZV * is taken into account when generating the stimulus signal.

こうして、捕捉した心電図信号に対し、定められた時間的ずれZV + ZV*をもつ特定の時間窓ZF内で、少なくとも一つの圧受容性神経線維を電気刺激することが重要である。これはファンクションジェネレータF1によって行われ、ファンクションジェネレータF1は、n個の多数の単一パルスから構成されており、位相及び時間的振幅軌道を自然の血圧と相関関係にあるニューロンの電気信号SN(図4Aを参照)に適合させた刺激信号SSIを生成する。これに関連して、圧受容性神経線維に沿って伝播する自然のニューロンの電気信号Snの継続時間TSN及び振幅形状は、血圧波又はパルス波PWの形状及びパルス長と同様であることを言及しておく。 Thus, it is important to electrically stimulate at least one baroreceptive nerve fiber within a specific time window ZF with a defined time lag ZV + ZV * relative to the captured electrocardiogram signal. This is carried out by a function generator F1, which consists of a number n of single pulses, whose phase and temporal amplitude trajectories are correlated with the natural blood pressure and the electrical signal SN of the neuron (FIG. 4A) is generated. In this connection, the duration T SN and the amplitude shape of the electrical signal Sn of the natural neuron propagating along the baroreceptive nerve fiber are similar to the shape and pulse length of the blood pressure or pulse wave PW. Please note.

このファンクションジェネレータF1は、n個の単一パルスEP(図4Aでは刺激信号SSIは十三個の単一パルスEPから構成されており、実際には百〜二百個の単一パルスが一つの刺激信号となる)の振幅を変調し、これにより刺激信号SSIにおいて、インプラント可能な電極デバイスEによって捕捉された生物学的な圧力軌道をラッパー関数としておおよそで形成する。刺激信号SSIの時間で変化する振幅軌道、つまり一つの刺激信号内の単一パルスEPの互いに同調した振幅を規定するために、血圧と相関関係にある時間信号ZSのパルス長T1及び時間信号ZSの最大振幅Amaxを用いる。パルス長T1及び最大振幅Amaxは第1の比較ユニットK1内で確定することが有利である。 This function generator F1 is composed of n single pulses EP (in FIG. 4A, the stimulus signal SSI is composed of 13 single pulses EP, and in fact, one hundred to two hundred single pulses Modulate the amplitude of the stimulus signal, thereby approximately forming the biological pressure trajectory captured by the implantable electrode device E as a wrapper function in the stimulus signal SSI. In order to define the time-varying amplitude trajectory of the stimulus signal SSI, ie the mutually synchronized amplitude of the single pulse EP in one stimulus signal, the pulse length T1 and the time signal ZS of the time signal ZS correlated with the blood pressure. Is used. The pulse length T1 and the maximum amplitude Amax are advantageously determined in the first comparison unit K1.

各々の単一パルスEPは、図4Bから明らかである特徴的な固有値を有している。つまり、各々の単一インパルスEPは、陰極側の信号部分KT及び陽極側の信号部分ATを有している。各々の単一インパルスEPの陽極側の信号部分ATは、アンペアの陽極側振幅E1及び陽極側パルス幅E4を有している。陰極側の信号部分KTも、アンペアの陰極側振幅E2及び陰極側パルス幅E3を有している。繰返し率E5はHzで測定される。繰返し率E5は、必ずしも固定の周波数に対応していなくてよく、むしろ、外部からの電気的活性化が、ニューロンによる活性の自然の典型的なパターンに倣って又は対応している場合に、つまり分布関数、好ましくはポアソン分布に支配されている場合に、ニューロン系を、つまりニューロン神経線維を最も良好に刺激できることが分かった。n個の多数の単一パルスEPから構成される刺激信号SSIの生成は、第1のファンクションジェネレータF1により、各々の単一パルスEPの両方の相が、つまり陽極側の信号部分ATと陰極側の信号部分KTの面積が同じであるように行われるのが好ましい。なぜならそうでなければ、電極接触部、つまり三極の電極構造3の少なくとも電極面4(図2を参照)が分極し、これにより後の電気刺激が有意により低い有効性で、神経線維束内の少なくとも一本の選択した神経線維に適用され得るであろうからである。さらに分極化により直流電位が発生し、この直流電位が水の窓の境を超えると、電荷不均衡が酸化還元反応による腐食を生じさせ得る。各々の単一パルスEPの個々の陽極側及び陰極側の信号部分AT、KTは、第1のファンクションジェネレータF1により、矩形の部分信号の形態で生成される。   Each single pulse EP has a characteristic eigenvalue that is evident from FIG. 4B. That is, each single impulse EP has a signal portion KT on the cathode side and a signal portion AT on the anode side. The anode-side signal portion AT of each single impulse EP has an anode-side amplitude E1 of ampere and an anode-side pulse width E4. The cathode-side signal portion KT also has a cathode-side amplitude E2 and a cathode-side pulse width E3 of ampere. The repetition rate E5 is measured in Hz. The repetition rate E5 does not necessarily correspond to a fixed frequency, but rather if the external electrical activation follows or corresponds to the natural typical pattern of activity by neurons, ie It has been found that the neuron system, ie the neuronal nerve fibers, can be best stimulated when subject to a distribution function, preferably a Poisson distribution. The generation of the stimulus signal SSI composed of a number n of single pulses EP is achieved by means of a first function generator F1 in which both phases of each single pulse EP, namely the signal part AT on the anode side and the cathode side Is preferably performed so that the area of the signal portion KT is the same. Otherwise, at least the electrode contacts, ie at least the electrode surfaces 4 (see FIG. 2) of the tripolar electrode structure 3, are polarized, so that subsequent electrical stimulation is significantly less effective in the nerve fiber bundle. Because it could be applied to at least one selected nerve fiber. In addition, polarization produces a DC potential that, when this DC potential crosses the window of water, can cause charge imbalance to cause corrosion by redox reactions. The individual anode-side and cathode-side signal portions AT, KT of each single pulse EP are generated in the form of rectangular partial signals by a first function generator F1.

加えて、各々の単一インパルスEPの信号勾配にある程度の「丸み」があることが、インプラント可能な電極デバイスの個々の電極の金属接触部で生じる腐食効果の低減に有利に影響を及ぼし、これによりインプラント可能な電極デバイスの寿命を改善できることが有利と分かった。とりわけ図4Bの概略図で左下に図解している再分極勾配E6のこのような技術的な信号勾配丸みは、上で説明した電気化学的特性を改善するだけでなく、少なくとも一本の選択した神経線維を電気刺激する際の生物学的有効性に関してもより好影響をもたらす。このために、第1のファンクションジェネレータF1の直後に第1の変調器M1が接続されている(図1を参照)。変調器M1はとりわけ、矩形の再分極性信号部分ATを、分極性信号部分KTに対して時間的に長く又は平滑にすることができ、この両方の信号部分AT、KTは、電極面が完全に再分極できるよう信号が均一であり、つまり信号の強さが同じである。少なくとも再分極性信号部分ATを丸める上述の措置の代わりに又はそれと組み合わせて、第1のファンクションジェネレータF1によって生成された個々の単一パルスEPの各々への第1の変調器M1のさらなる有利な影響は、時間的中断E7により、陰極側の信号部分KTと陽極側の信号部分ATの間を時間的に切り離すことである(図4、右下の表示を参照)。これにより、陰極側と陽極側の信号部分KT、ATの間の極端に長い信号勾配が避けられ、それにより、望ましくない神経刺激性アーチファクトを排除することができる。もちろんこれに加え、中断E7の時間的長さを変調することができる。   In addition, the degree of "roundness" in the signal gradient of each single impulse EP has an advantageous effect on the reduction of the corrosion effects occurring at the metal contacts of the individual electrodes of the implantable electrode device, Has the advantage that the lifetime of the implantable electrode device can be improved. Such a technical signal gradient rounding of the repolarization gradient E6, illustrated in particular in the schematic diagram of FIG. 4B at the lower left, not only improves the electrochemical properties described above, but also at least one selected It also has a positive effect on the biological effectiveness of electrically stimulating nerve fibers. For this purpose, a first modulator M1 is connected immediately after the first function generator F1 (see FIG. 1). The modulator M1 can, inter alia, make the rectangular repolarizable signal part AT longer or smoother in time with respect to the polarizable signal part KT, both signal parts AT, KT having complete electrode surfaces. The signal is uniform so that it can be repolarized, ie, the signal strength is the same. As an alternative or in combination with the above measures for rounding at least the repolarizable signal part AT, a further advantageous effect of the first modulator M1 on each individual single pulse EP generated by the first function generator F1 is provided. The effect is to decouple temporally the signal part KT on the cathode side and the signal part AT on the anode side by a temporal interruption E7 (see FIG. 4, lower right display). This avoids extremely long signal gradients between the cathodic and anodic signal portions KT, AT, thereby eliminating unwanted neurostimulatory artifacts. Of course, in addition to this, the time length of the interruption E7 can be modulated.

上述の、及び図4から明らかである単一パルス特徴E1〜E7のすべては、第1の変調器M1により、個別に互いに同調及び調整することができる。   All of the single pulse features E1 to E7 described above and apparent from FIG. 4 can be individually tuned and adjusted with each other by the first modulator M1.

インプラント可能なデバイスは、血圧を平準化する目的で、個別の調節要件に応じ、電気刺激信号SSIをいつ、並びにどの強さ及び長さで、少なくとも一本の圧受容性神経線維に適用するべきかを自主的に決定することができる。このために、図1に基づくインプラント可能なデバイスは、評価/制御ユニットA/Sと電気的に接続された少なくとも一つの第2の比較デバイスK2を設けている。第1の比較ユニットK1と構造上はまとめて形成され得る第2の比較デバイスK2は、血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号ZSの少なくとも一つの特徴的な信号レベルを、評価/制御ユニットA/Sとも比較ユニットK2とも接続されたロックアップテーブルLT内にファイルされているのが好ましい参照信号と比較し、特徴的なレベル差を生成し、このレベル差を基礎として評価/制御ユニットA/Sが、少なくとも刺激信号SSIの時間的振幅軌道、つまり時間で変化する振幅レベルを規定する。最終的には、少なくともこの生成されたレベル差値を基礎として、すべての刺激パラメータE1〜E7を互いに可変に同調させ得ることが有利であり、したがって、少なくとも一本の圧受容性神経線維に適用すべき刺激信号SSIを構成するために、すべての単一パルス形状を個別に選択することができる。   The implantable device should apply the electrical stimulation signal SSI to at least one baroreceptive nerve fiber at any time and at any strength and length, depending on individual regulatory requirements, for the purpose of leveling blood pressure Can be determined voluntarily. For this purpose, the implantable device according to FIG. 1 is provided with at least one second comparison device K2 which is electrically connected to the evaluation / control unit A / S. A second comparison device K2, which can be formed structurally together with the first comparison unit K1, determines at least one characteristic signal level of the neuron time signal ZS that is correlated with the blood pressure by an evaluation / control unit A / S and a comparison signal which is preferably stored in a lock-up table LT connected to the comparison unit K2, and generates a characteristic level difference, on the basis of which level evaluation / control unit A / S defines at least a temporal amplitude trajectory of the stimulus signal SSI, that is, a time-varying amplitude level. Finally, it is advantageous, at least on the basis of this generated level difference value, to be able to variably tune all the stimulation parameters E1 to E7 with respect to each other, and thus to apply at least one baroreceptive nerve fiber. All single pulse shapes can be individually selected to construct the stimulus signal SSI to be performed.

もちろん、ロックアップテーブルLT内に保存された参照信号だけでなく、それぞれの患者の生理学的状態を特徴づけるさらなる情報を、少なくとも一本の圧受容性線維を電気刺激する目的で保存できることが有利であり、例えば、患者の運動状態を特徴づける情報、レベル差値、捕捉した絶対的血圧などである。   Of course, it is advantageous that not only the reference signal stored in the lock-up table LT, but also additional information characterizing the physiological condition of each patient can be stored for the purpose of electrically stimulating at least one baroreceptive fiber. Yes, for example, information that characterizes the patient's exercise status, level difference values, captured absolute blood pressure, and the like.

したがってインプラント可能なデバイスは、有利な一実施形態では加速度センサーBSを備えており、加速度センサーBSはインプラント可能なモジュール内に組み込まれていることが好ましく、このインプラント可能なモジュール内には、評価/制御ユニットA/S、第1及び第2の比較ユニットK1、K2、第1のファンクションジェネレータF1、並びに第1の信号−電流変換器SSW1がまとめられている。加速度センサーBSは、評価/制御ユニットA/Sと電気的に接続されており、したがって生成した加速度情報をさらなる評価のために評価/制御ユニットA/Sに伝達することができる。患者の体外に取り付けられる加速度センサーを利用してもよく、この加速度センサーの加速度情報は、無線で、例えば誘導性データカップリングにより、評価/制御ユニットA/Sに送ることができる。よって、少なくとも一つの好ましくは三軸の加速度又は運動センサーBSが、それぞれの患者の身体活動を捕捉することができ、これにより、運動に起因する血圧上昇を考慮することができ、この運動に起因する血圧上昇は、インプラント可能なデバイス自体の側から認識され、少なくとも一本の圧受容性神経線維の対応する血圧低下性刺激には至らない。   The implantable device is therefore provided in one advantageous embodiment with an acceleration sensor BS, which is preferably incorporated in an implantable module, in which the evaluation / The control unit A / S, the first and second comparison units K1, K2, the first function generator F1, and the first signal-to-current converter SSW1 are combined. The acceleration sensor BS is electrically connected to the evaluation / control unit A / S, so that the generated acceleration information can be transmitted to the evaluation / control unit A / S for further evaluation. An acceleration sensor mounted outside the patient's body may be used and the acceleration information of the acceleration sensor can be sent to the evaluation / control unit A / S wirelessly, for example by inductive data coupling. Thus, at least one preferably tri-axial acceleration or motion sensor BS can capture the physical activity of the respective patient, thereby taking into account the increase in blood pressure due to the motion, The resulting increase in blood pressure is recognized from the side of the implantable device itself and does not lead to a corresponding hypotensive stimulation of at least one baroreceptive nerve fiber.

三軸の加速度又は運動センサーの体外での形成及び取付けが可能なだけでなく、例えばエネルギー源ES、メモリモジュールSM、並びに信号及びエネルギー供給ユニットSESのようなさらなる体外ユニットを設けられることが有利である。すべての電気信号の伝達及びまた電気エネルギーの伝達には、無線の誘導に基づく信号及びエネルギー伝達技術が用いられる。   It is advantageous to be able to form and mount a triaxial acceleration or motion sensor outside the body, as well as to be provided with further external units, for example an energy source ES, a memory module SM, and a signal and energy supply unit SES. is there. The transmission of all electrical signals and also the transmission of electrical energy uses signal and energy transmission techniques based on wireless guidance.

評価/制御ユニットA/Sに伝送されるすべての情報、つまり、とりわけ体内で捕捉され血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号ZS及びまたすべての体外から送られた情報は、ロックアップテーブルLT内に保存し、相応に更新することができ、したがってインプラント可能なデバイスの基礎となっている調節メカニズムは、常に更新された情報を取り出すことができる。こうすることで例えば、相対的血圧信号を表すにすぎない、電極デバイスEによってピックアップされ血圧と相関関係にあるニューロンの時間信号ZSを、体内又は体外の血圧測定システムSBによって捕捉可能な最新の絶対的血圧値によって較正することができる。さらに、本解決策により形成されたインプラント可能なデバイスは、電極デバイスEを用いて、行われた刺激の有機的フィードバックを捕捉することができ、したがっていわゆる「閉ループ調節機能」を実現できることにより、少なくとも一本の圧受容性神経線維に適用される刺激信号を、自己調節式に監視することができる。上で言及したルックアップテーブルの代わりに又はそれと組み合わせて、情報又は信号を供与するためのさらなるメモリ領域を設けてもよく、したがって、例えば状態推定器/カルマンフィルターが調節に利用され、時間的に前にある信号が調節のための操作変数に一緒に影響を及ぼすべき場合には、信号自体も格納することができる。   All information transmitted to the evaluation / control unit A / S, that is, the time signal ZS of neurons, inter alia captured and correlated with blood pressure, and also all externally transmitted information, are stored in the lock-up table LT. And the corresponding adjustment mechanism underlying the implantable device can always retrieve updated information. In this way, for example, a time signal ZS of neurons picked up by the electrode device E and correlated with blood pressure, which merely represents a relative blood pressure signal, can be captured by the latest or absolute blood pressure measurement system SB inside or outside the body. Can be calibrated by the target blood pressure value. Furthermore, the implantable device formed according to the present solution can at least capture the organic feedback of the stimulation performed using the electrode device E and thus achieve a so-called “closed-loop regulation function”, The stimulation signal applied to a single baroreceptive nerve fiber can be monitored in a self-regulating manner. Instead of or in combination with the look-up tables mentioned above, additional memory areas for providing information or signals may be provided, so that, for example, a state estimator / Kalman filter is used for the adjustment, If the preceding signal is to influence the manipulated variable for the adjustment together, the signal itself can also be stored.

以下では図5を参照しながら、インプラント可能なデバイスが血圧に影響を及ぼし得る二つの異なる血圧調節モードを説明する。図5に示した両方の図表では、それぞれ上側のグラフが、時間軸tに沿った血圧を示している。両方の図表でそれぞれ下側にあるグラフは、それぞれ一つの刺激信号SSIの刺激振幅を概略的に示している。図5で上部に示した血圧調節の場合には、刺激振幅A3を有する刺激信号SSIを活性化及び適用した直後に、血圧を有意に下げる窪みDEが引き起こされることを認識できる。刺激信号SSIを時間的反復t1で繰り返す場合、これは、所望の血圧値に達するまで、血圧を速く低下させる。   In the following, with reference to FIG. 5, two different blood pressure regulation modes in which the implantable device can influence the blood pressure will be described. In both charts shown in FIG. 5, the upper graphs respectively show the blood pressure along the time axis t. The lower graphs in both figures schematically show the stimulation amplitude of one stimulation signal SSI, respectively. In the case of the blood pressure regulation shown at the top in FIG. 5, it can be seen that immediately after activating and applying the stimulus signal SSI having the stimulus amplitude A3, a depression DE is produced which significantly lowers the blood pressure. If the stimulus signal SSI is repeated at a temporal repetition t1, this will cause the blood pressure to fall quickly until the desired blood pressure value is reached.

これに対して下部の図表で図解した血圧調節モードBは、もう一つの自然の生理学的な血圧調節の応答をもたらす。そうしてこの場合には、刺激信号SSIが、上で説明した調節モードAでの刺激振幅A3の場合よりかなり小さな刺激振幅A4で活性化及び適用される。このように小さな刺激信号振幅A4によっては、血圧値の急性の窪みDEは達成されない。これに加え調節モードBの場合に、個々の刺激信号SSIの時間間隔を適切に大きく、つまりモードAの場合よりかなり大きく選択すると(分単位の時間軸を参照)、これは、調節モードBの場合の血圧関数から明らかであるように、非常にゆっくりの、しかし絶え間ない血圧低下を生じさせる。「一次的効果」と呼ばれる調節モードAとの比較で「二次的効果」とも言うこの調節モードBにより、インプラント可能なデバイスの動作のためのエネルギーを多く節減することができる。さらに、神経組織及びまた電極に対する負荷が著しく少なく、これに加え、血圧を慎重に調節することができる。刺激振幅A4も時間的な繰返し率t2も、所望の血圧低下を調整するために個別に選択することができる。調節モードBと呼ばれるやり方は、慢性高血圧の治療に適していることが好ましく、これに対し一次的効果と呼ばれる調節モードAは、高血圧クリーゼの場合に適用されるのが望ましい。   In contrast, blood pressure regulation mode B, illustrated in the lower diagram, provides another natural physiological blood pressure regulation response. Thus, in this case, the stimulation signal SSI is activated and applied at a stimulation amplitude A4 which is considerably smaller than in the case of the stimulation amplitude A3 in the adjustment mode A described above. With such a small stimulus signal amplitude A4, no acute depression DE of the blood pressure value is achieved. In addition, in the case of the adjustment mode B, if the time interval between the individual stimulus signals SSI is chosen to be appropriately large, ie considerably larger than in the case of the mode A (see the time axis in minutes), As is evident from the blood pressure function of the case, it causes a very slow but constant drop in blood pressure. This adjustment mode B, also called "secondary effect" in comparison with adjustment mode A, called "primary effect", can save a lot of energy for the operation of the implantable device. In addition, the load on the nerve tissue and also on the electrodes is significantly lower, in addition to which the blood pressure can be carefully regulated. Both the stimulation amplitude A4 and the temporal repetition rate t2 can be individually selected to adjust the desired blood pressure drop. The manner called adjustment mode B is preferably suitable for the treatment of chronic hypertension, whereas the adjustment mode A, called primary effect, is preferably applied in the case of a hypertensive crisis.

本解決策によるインプラント可能なデバイスは、特定の血圧状況の発生に応じ、動作を両方の調節モードの間で自主的に切り替えることができ、つまり、できるだけ速く血圧ピークを下げることが重要な場合には調節モードAが適しており、これに対して徐々に血圧補正を行うことが重要な場合には調節メカニズムBが適用される。両方の調節メカニズムのどちらを適用するかを決定するため、ロックアップテーブルに捕捉された最新情報及び評価/制御ユニットA/Sに送られた情報のすべてを使用することができる。   The implantable device according to this solution can switch its operation between both regulation modes autonomously in response to the occurrence of a particular blood pressure situation, i.e. when it is important to lower the blood pressure peak as fast as possible. Is suitable for the adjustment mode A, and when it is important to gradually correct the blood pressure, the adjustment mechanism B is applied. All of the latest information captured in the lockup table and the information sent to the evaluation / control unit A / S can be used to determine which of the two adjustment mechanisms to apply.

既に図4との関連で説明したように、n個の単一パルスEPは、陰極側及び陽極側の信号部分KT及びATから構成されており、したがって両方の分極信号面は相互に完全に相殺し合い(電荷平衡刺激、charge balanced stimulation)、これにより、それぞれ刺激に寄与する電極の残留分極が避けられる。この措置にもかかわらず、たとえ少しだけであっても電極での残留分極を常に排除することはできず、これによりその後の刺激単一パルスのパルス形状もパルス強さも損なわれる可能性がある。この残量分極によって引き起こされる望ましくない効果を排除することが重要である。   As already explained in connection with FIG. 4, the n single pulses EP consist of the cathodic and anodic signal parts KT and AT, so that both polarized signal planes are completely mutually in phase with each other. Charge balanced stimulation, which avoids remnant polarization of the electrodes, each of which contributes to the stimulation. Despite this measure, it is not always possible to eliminate the remanent polarization at the electrodes, even if only slightly, which can impair both the pulse shape and the pulse strength of the subsequent stimulation single pulse. It is important to eliminate the undesirable effects caused by this remanent polarization.

このために、本解決策により形成されたインプラント可能なデバイスのさらなる好ましい一実施形態は、電極インピーダンス測定ユニットEMを備えており(図1を参照)、電極インピーダンス測定ユニットEMは、インプラント可能なモジュールの一部であるか又は支持土台1に配置されており、電極デバイスE及び評価/制御ユニットA/Sと電気的に接続されている。電極インピーダンス測定ユニットEMは、n個の単一パルスEPの各々の間で、少なくとも第1の電極デバイスの電極に関してインピーダンス測定を行い、これにより電極の分極を測定するように形成されている。電極インピーダンス測定ユニットEMはさらに第1の脱分極ユニットEE1と接続されており、第1の脱分極ユニットEE1も、インプラント可能なモジュールの一部であるか又は支持土台1に取り付けられている。第1の脱分極ユニットEE1は、電極インピーダンス測定ユニットEMにより個々の電極での残留分極が確認された場合に、対応する電極を選択的に、電気信号印加により一時的に活性化することで残留分極を脱分極することができる。それだけでなく第1の脱分極機構EE1は、各々の単一パルスの間で、刺激に関与した電極での有り得る残留分極を捕捉して相応に取り除くことができるだけでなく、むしろすべての個々の刺激信号SSIの後にも、相応の分極測定及び相応の能動的な脱分極を行う。結果的に、すべての単一パルスEPをまったく又は少なくともほとんど分極効果なく生成することができ、これによりすべての個々の刺激信号SSIは、この電極デバイスにより同じ電気的状況下で生成される。こうすることで、刺激信号が時間的な順番において、直流電位支配を発生させるのを排除することができる。   To this end, a further preferred embodiment of the implantable device formed according to the solution comprises an electrode impedance measuring unit EM (see FIG. 1), which comprises an implantable module Or is disposed on the support base 1 and is electrically connected to the electrode device E and the evaluation / control unit A / S. The electrode impedance measuring unit EM is configured to perform an impedance measurement on at least the electrodes of the first electrode device during each of the n single pulses EP, thereby measuring the polarization of the electrodes. The electrode impedance measuring unit EM is further connected to a first depolarizing unit EE1, which is also part of the implantable module or is mounted on the support base 1. The first depolarizing unit EE1 is configured to selectively activate the corresponding electrode by applying an electric signal and temporarily activate the corresponding electrode when the remanent polarization of each electrode is confirmed by the electrode impedance measuring unit EM. The polarization can be depolarized. Not only that, the first depolarization mechanism EE1 can not only capture and correspondingly remove possible remnants of polarization at the electrodes involved in the stimulation during each single pulse, but rather all individual stimulations After the signal SSI, a corresponding polarization measurement and a corresponding active depolarization are performed. As a result, all single pulses EP can be generated with no or at least little polarization effect, whereby all individual stimulation signals SSI are generated by this electrode device under the same electrical conditions. By doing so, it is possible to exclude the stimulus signal from generating the DC potential dominance in the temporal order.

本解決策により形成されたインプラント可能なデバイスは、好ましい一実施形態では、図2a、図2bで図解したインプラント可能な電極デバイスEに対して改変された電極デバイスEを備えており、この改変された電極デバイスEは、図6で図解し、さらに下で論じており、望ましくはないが上で述べた電極デバイスでは有り得る心臓方向への圧受容性神経線維に沿った信号伝播を、能動的に抑制することができる。   The implantable device formed according to the present solution comprises, in a preferred embodiment, an electrode device E which is modified with respect to the implantable electrode device E illustrated in FIGS. The electrode device E, illustrated in FIG. 6 and discussed further below, actively promotes signal propagation along baroreceptive nerve fibers in the direction of the heart, which is undesirable but is possible with the electrode devices described above. Can be suppressed.

このために、このインプラント可能な電極デバイスは、インプラントした状態では神経線維束に向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形である支持土台表面に、一方向で神経線維束に沿って伝播するニューロンの電気信号を阻害するための第3の電極デバイス7を備えている。以下で詳細に言及する第3の電極デバイス7は、専ら又はとりわけ、少なくとも一本の圧受容性神経線維の電気刺激に関連して活性化される。このために第2のファンクションジェネレータF2が設けられており、第2のファンクションジェネレータF2も、インプラント可能なモジュール内に組み込まれており、且つ確定された時間窓T1(図4を参照)の時間的に前及び/又は最中に、電気的ないわゆるブロック信号又は阻害信号を生成する。第2のファンクションジェネレータF2(図1を参照)はさらに、間接的又は直接的に第2の信号−電流変換器SSW2と接続されており、第2の信号−電流変換器SSW2は、電気的阻害信号を第3の電極デバイス7に送る。第1のファンクションジェネレータF1のごとく第2のファンクションジェネレータF2も、それぞれ分極性及び再分極性の矩形の部分信号から構成される単一パルスを生成することができる。この場合にも、両方の部分信号の極性面は中性化し合っており、したがって各々の単一パルスの後に、それぞれの電極面9での残留分極を可能な限り残さない。   To this end, the implantable electrode device is provided with a surface of the support base, which in the implanted state is oriented towards the nerve fiber bundle and is a straight cylinder, with neurons propagating along the nerve fiber bundle in one direction. A third electrode device 7 for inhibiting electric signals is provided. The third electrode device 7, which will be described in more detail below, is activated exclusively or especially in connection with the electrical stimulation of at least one baroreceptive nerve fiber. For this purpose, a second function generator F2 is provided, which is also integrated in the implantable module and has a defined time window T1 (see FIG. 4). Before and / or during the operation, an electrical so-called blocking or blocking signal is generated. The second function generator F2 (see FIG. 1) is further indirectly or directly connected to the second signal-to-current converter SSW2, wherein the second signal-to-current converter SSW2 is The signal is sent to the third electrode device 7. Like the first function generator F1, the second function generator F2 can also generate a single pulse composed of polarizable and repolarizable rectangular partial signals, respectively. Here, too, the polar faces of the two partial signals are neutralized, so that after each single pulse, as little residual remanent polarization at the respective electrode face 9 is left as possible.

さらに、第2のファンクションジェネレータF2と第2の信号−電流変換器SSW2の間に第2の変調器M2が接続されており、第2の変調器M2は、矩形パルス状の再分極性部分信号ATに割り当てられた信号勾配軌道を、分極性部分信号KTに対して時間的に拡大及び平滑化し、且つ両方の部分信号に割り当てられた信号強さを均一にする。第2の変調器M2と結びついた措置は、第1の変調器M1に対して上で説明したことと同じ理由から実行される。第2のファンクションジェネレータF2だけでなく第2の変調器M2もインプラント可能なモジュール内に組み込まれている。第2の変調器M2の場合にも、任意選択で追加的に、各々の単一パルスで分極性部分信号を、第2の変調器M2で生成可能なゼロ信号レベルにより再分極性部分信号から時間的に隔てることができる。こうすることで、両方の部分信号の間の長くて急傾斜の信号勾配を避け、この長くて急傾斜の信号勾配は、無関係の電極下での阻害効果の興奮又は神経線維の追加的な刺激(いわゆる陽極開放興奮 − anodic break excitation)を引き起こす恐れがある。   Furthermore, a second modulator M2 is connected between the second function generator F2 and the second signal-to-current converter SSW2, and the second modulator M2 is a rectangular pulse-shaped repolarizable partial signal. The signal gradient trajectory assigned to the AT is expanded and smoothed in time with respect to the polarizable partial signal KT, and the signal strengths assigned to both partial signals are made uniform. The measures associated with the second modulator M2 are performed for the same reasons as described above for the first modulator M1. The second modulator M2 as well as the second function generator F2 are integrated in the implantable module. In the case of the second modulator M2 as well, optionally additionally, the polarizable partial signal in each single pulse is separated from the repolarizable partial signal by a zero signal level which can be generated in the second modulator M2. Can be separated in time. In this way, a long and steep signal gradient between both partial signals is avoided, this long and steep signal gradient being able to excite an inhibitory effect under extraneous electrodes or to additionally stimulate nerve fibers. (So-called anodic break excitement).

第3の電極デバイス7により、いわゆる陽極ブロックによってか、又はキロヘルツ範囲の周波数の正弦信号の適用、いわゆるHFブロックによってかのいずれかで、阻害を実現することができる。陽極ブロックの場合には、第3の電極面の少なくとも一つを陽極に分極し、これにより遠心性神経線維の場所で支配的な電位を生成し、この電位により、対応する神経線維の刺激活性が抑制される。この場合、第2の変調器M2による追加的な変調は必要ない。同様に高周波信号の適用によって阻害を達成することができ、高周波信号の適用では、少なくとも一つの選択した第3の電極面で高周波の電気的阻害信号を印加し、これにより、遠心性神経線維に沿った電気信号伝達メカニズムが一時的に停止する。   With the third electrode device 7, inhibition can be achieved either by means of a so-called anode block or by application of a sinusoidal signal with a frequency in the kilohertz range, a so-called HF block. In the case of an anode block, at least one of the third electrode surfaces is polarized to the anode, thereby generating a dominant potential at the location of the efferent nerve fiber, which potential stimulates the stimulation of the corresponding nerve fiber. Is suppressed. In this case, no additional modulation by the second modulator M2 is necessary. Similarly, inhibition can be achieved by the application of a high-frequency signal, wherein the application of the high-frequency signal applies a high-frequency electrical inhibition signal at at least one selected third electrode surface, thereby providing efferent nerve fibers. The electrical signal transmission mechanism along will temporarily stop.

少なくとも一本の選択的な圧受容性神経線維に沿って一方向に、好ましくは心臓方向に伝播する刺激信号を狙い通りに阻害するための第3の電極デバイス7も、第3の電極デバイス7に属する電極面9、8での有り得る残留分極を捕捉するために、電極インピーダンス測定ユニットEMと接続されている。有り得る残留分極の相応の脱分極は、同様に第2の脱分極機構EE2によってもたらされ、第2の脱分極機構EE2は、単一パルスの間の残留分極も、有り得る連続する阻害信号の間の残留分極も、個々の電極の電気活性の配量によって取り除くことができる。   A third electrode device 7 for purposefully inhibiting a stimulation signal propagating in one direction, preferably in the direction of the heart, along at least one selective baroreceptive nerve fiber, also a third electrode device 7 Are connected to an electrode impedance measurement unit EM in order to capture possible remnant polarizations at the electrode surfaces 9, 8 belonging to. A corresponding depolarization of the possible remanent polarization is likewise effected by a second depolarizing mechanism EE2, which is capable of remanent polarization during a single pulse, but also between possible successive inhibition signals. Can also be eliminated by metering the electrical activity of the individual electrodes.

EMP保護及びMRTによる磁気カップリングに関し、インプラント可能なデバイスを電気的に保護する目的で、対応するユニットEMPがインプラント可能なモジュール内に組み込まれている。このユニットは、電極の入力部を監視し、外部から電位変動が喚起された場合に切り離しを許可する。EMPユニットはこれに加え磁場センサーを備えており、磁場センサーは、強いDC場を捕捉すると臨時の自己保護プログラムを活性化する。   With regard to EMP protection and magnetic coupling by MRT, a corresponding unit EMP is incorporated in the implantable module for the purpose of electrically protecting the implantable device. This unit monitors the input part of the electrode and permits disconnection when a potential fluctuation is evoked from outside. The EMP unit is additionally equipped with a magnetic field sensor, which activates a temporary self-protection program when capturing a strong DC field.

図6は、好ましく形成されたインプラント可能なマンシェット電極Eの概略的な平面図を示しており、マンシェット電極Eの好ましくはポリイミドから成る支持土台1上には、ニューロンの電気信号の位置選択的な検出及び個々の神経線維の選択的な電気刺激のために設けられた第1の電極デバイス2の隣で、少なくとも一本の選択した神経線維の阻害に用いられる第3の電極デバイス7が取り付けられている。繰返しを避けるため、第1の電極デバイス2の個々の電極及び第2の電極デバイス12の説明は、図2a及び図2bの上述の説明を参照されたい。   FIG. 6 shows a schematic plan view of a preferably formed implantable manchette electrode E, on which the manchette electrode E, preferably made of polyimide, is position-selective for the electrical signals of the neurons. Attached next to the first electrode device 2 provided for detection and selective electrical stimulation of individual nerve fibers is a third electrode device 7 used for inhibiting at least one selected nerve fiber. ing. To avoid repetition, reference is made to the above description of FIGS. 2a and 2b for a description of the individual electrodes of the first electrode device 2 and of the second electrode device 12.

遠心性の、ここでは心臓Hに至る神経線維に沿った信号伝播を阻害する第3の電極デバイス7は、軸方向に離隔した二つの第3の電極帯8を含んでおり、第3の電極帯8の間には、真ん中に第3の電極構造13が設けられており、第3の電極構造13は、互いに分離して配置された四つの第3の電極面9から成っている。第3の電極デバイス2のすべての電極8、13は、支持土台1上に取り付けられているか又は支持土台1内に組み込まれている電気導体路Lを介し、評価/制御ユニットA/Sと接続されているか又は接続可能である。電気導体路Lは、任意選択で、取り外し可能な接続構造Vを備えることができる。   A third electrode device 7, which inhibits efferent, here signal propagation along nerve fibers to the heart H, comprises two axially separated third electrode strips 8 and a third electrode Between the strips 8, a third electrode structure 13 is provided in the middle, the third electrode structure 13 comprising four third electrode surfaces 9 arranged separately from one another. All the electrodes 8, 13 of the third electrode device 2 are connected to the evaluation / control unit A / S via an electrical conductor L which is mounted on or integrated into the support base 1. Connected or connectable. The electrical conductor path L can optionally be provided with a detachable connection structure V.

第3の電極デバイス2は任意選択で、光学的な光導波デバイス10を含んでおり、この光導波デバイス10は、それぞれ周方向Uに分散して配置された四つの分離した光導波口11を含んでいる。個々の光導波口又はアパーチャ11への光導波体LIは、支持土台1内を走っており、且つ特定の神経線維に沿って、オプトジェネティクスにより選択的に活性化される刺激及び/又は光活性される選択的な阻害を引き起こすため、中枢側で一つの均一な光源LQ又は光波長の異なる分離した光源LQと組み合わせることができる。   The third electrode device 2 optionally comprises an optical light-guiding device 10, which comprises four separate light-guiding ports 11, each distributed in the circumferential direction U. Contains. The light guides LI to the individual light guides or apertures 11 run in the support base 1 and along certain nerve fibers are selectively stimulated and / or activated by optogenetics. The central side can be combined with one uniform light source LQ or a separate light source LQ with different light wavelengths to cause activated selective inhibition.

個々の電極、つまり第1及び第3の電極帯5、8並びに第1及び第3の電極面4、9の幾何形状及びサイズの選択は、基本的に個別に互いに同調させて行うことができ、とりわけ、インプラント可能なマンシェット電極Eを周りに当てがえる神経線維束の直径に基づいて決まる。つまり、第1及び第3の電極構造及び電極帯並びに場合によっては光学的な光導波デバイス10の周方向Uに方向づけられた広がりは、マンシェット電極Eを巻き付ける神経線維束の周縁の長さに相当するのが好ましい。三極の電極デバイスの軸方向の距離は、好ましくは、興奮させるべき神経線維の髄鞘化した神経線維でのいわゆるランヴィエ絞輪の直径及びその結果として生じる距離に適合されるのが望ましい。図6に示した例示的実施形態では、電極は矩形の電極面として表示されている。有利なやり方で、つまりとりわけ電極の矩形エッジで生じる力線緻密化を避ける目的で、電極面を、少なくとも角に丸みをつけて形成することを提案する。   The selection of the geometry and the size of the individual electrodes, i.e. the first and third electrode strips 5, 8 and the first and third electrode surfaces 4, 9 can basically be made individually and in synchronization with one another. In particular, it depends on the diameter of the nerve fiber bundle around which the implantable manchette electrode E can be applied. In other words, the extent of the first and third electrode structures and electrode strips and possibly the optical waveguide device 10 oriented in the circumferential direction U corresponds to the length of the periphery of the nerve fiber bundle around which the Manchette electrode E is wound. Is preferred. The axial distance of the triode electrode device is preferably adapted to the diameter of the so-called Lanvier constriction at the myelinated nerve fiber of the nerve fiber to be excited and the resulting distance. In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, the electrodes are shown as rectangular electrode surfaces. In an advantageous manner, that is to say in particular to avoid field line densification occurring at the rectangular edges of the electrode, it is proposed to form the electrode surface with at least rounded corners.

したがってヒトの場合に重要なのは、特定の大きさの髄鞘化した線維を阻害又は活性化することである。これは、神経線維に沿って、この線維が髄鞘化されていない、つまりいわゆるランヴィエの輪の部位でのみ可能である。神経線維の直径が大きくなるにつれ、ランヴィエの輪の間隔、つまり軸方向の距離はより大きくなり、これに対応して、非常に大きな線維のランヴィエの輪にも十分に高い統計的確率で達するには、軸方向に離隔した両方の第1の電極帯5の間の軸方向の距離を、輪の軸方向の距離とほぼ同じ長さに又は少しより大きく選択することが重要である。これに対応することが、第3の電極帯8の軸方向の離隔にも適用されるのが好ましい。   Therefore, in the case of humans, it is important to inhibit or activate myelinated fibers of a particular size. This is only possible along the nerve fiber, where this fiber is not myelinated, ie at the so-called Lanvier's annulus. As the diameter of the nerve fibers increases, the spacing between the rings, or axial distance, of the Ranvier rings increases and, correspondingly, the Ranvier rings of very large fibers reach a sufficiently high statistical probability. It is important that the axial distance between the two axially separated first electrode strips 5 is selected to be approximately the same length as or slightly greater than the axial distance of the hoop. Corresponding to this is preferably applied also to the axial separation of the third electrode strip 8.

マンシェット電極E全体の軸方向の全体的な広がりは、それぞれの神経線維束の体内のサイズ比に適合されており、典型的には4cmを超えないことが望ましい。   The overall axial extent of the entire manchette electrode E is adapted to the ratio of the size of each nerve fiber bundle within the body, and typically should not exceed 4 cm.

支持土台1の裏面に取り付けられた参照電極面12は、心電図信号及び必要に応じて体内で捕捉されるノイズレベルの捕捉に用いられる。   The reference electrode surface 12 attached to the back surface of the support base 1 is used for capturing electrocardiogram signals and, if necessary, noise levels captured in the body.

これに加え、支持土台1は、金属リング構造によって強化された少なくとも一つの、好ましくは二つ又は三つの開口部14を有しており、これらの開口部14は、インプラントした電極デバイスCFを神経線維束に固定するために用いられる。この固定は、外科用の糸を用いて行われ、この外科用の糸をそれぞれ少なくとも一回は開口部14に通し、この外科用の糸で、神経線維束を取り囲む組織を縫い合わせる。支持土台のうち、第1及び第2の電極デバイス2及び7が取り付けられており、したがってインプラントした状態ではこれらの電極デバイスが神経線維束の神経鞘の表面に接触する、真っ直ぐな円筒形へと巻かれる領域1Bとは異なり、支持土台領域1Bと隣り合う支持土台1は、平らな旗のように神経線維束から横に張り出して、周辺の組織に突っ込んでいる。金属リング構造14は、外科用の糸に沿って作用する固定力を機械的に確実に受け止めること、及び支持土台が損傷して切れるのを防止することを補助する。   In addition, the support base 1 has at least one, preferably two or three, openings 14 reinforced by a metal ring structure, which openings 14 allow the implanted electrode device CF to be connected to the nerve. Used to fix to fiber bundles. The fixation is performed using a surgical thread, each of which is passed at least once through the opening 14 and sutures the tissue surrounding the nerve fiber bundle with the surgical thread. Of the support base, the first and second electrode devices 2 and 7 are mounted, so that when implanted, these electrode devices form a straight cylindrical shape that contacts the surface of the nerve sheath of the nerve fiber bundle. Unlike the rolled area 1B, the support base 1 adjacent to the support base area 1B protrudes laterally from the nerve fiber bundle like a flat flag and protrudes into the surrounding tissue. The metal ring structure 14 assists in reliably mechanically receiving the securing force acting along the surgical thread and preventing the support base from being damaged and cut.

インプラント可能な電極デバイスEを、さらには表示していない神経線維束の周りにマンシェット状に巻き付けつけるため、第3の電極構造7は、神経線維束に沿って心臓に至る側Hに配置されなければならない。位置特定した神経線維の選択的な検出及びまた選択的な刺激に用いられる第1の電極デバイス2は、神経線維束に沿って脳側Gに取り付けられている。   In order to wrap the implantable electrode device E in a manchette manner around the nerve fiber bundle, which is also not shown, the third electrode structure 7 must be arranged on the side H to the heart along the nerve fiber bundle. Must. The first electrode device 2 used for the selective detection and also the selective stimulation of the located nerve fibers is attached to the brain side G along the nerve fiber bundle.

第1及び第3の電極帯5、8並びに第1及び第3の電極面4、9は、支持土台に蒸着又はスパッタリングされているのが好ましく、ガルバニック処理による強化が考えられる。薄い金属フィルムのレーザ構造化もテクノロジーとして可能である。とりわけ第1及び第3の電極帯5、8が支持土台1に永続的に接合するために、電極帯は局所的な開口部15を有しており(図7aを参照)、この開口部を支持土台1のポリマー材料が少なくとも部分的に通り抜け又は開口部に突き出ている。それぞれ第1及び第3の電極帯5、8の電極表面16はその他では支持土台上面1’と同一平面に揃って配置されており、神経線維束の表面に直接的に接触する。   The first and third electrode strips 5, 8 and the first and third electrode surfaces 4, 9 are preferably deposited or sputtered on a support base, and strengthening by galvanic treatment is conceivable. Laser structuring of thin metal films is also a technology. In particular, in order for the first and third electrode strips 5, 8 to be permanently bonded to the support base 1, the electrode strips have a local opening 15 (see FIG. 7a), The polymeric material of the support base 1 at least partially passes through or projects into the opening. Otherwise, the electrode surfaces 16 of the first and third electrode strips 5, 8 are otherwise arranged flush with the upper surface 1 'of the support base and directly contact the surface of the nerve fiber bundle.

電極帯5、8の接合を永続的に改善するために、好ましい一つの例示的実施形態では、電極帯を、以下のように広範囲で支持土台内に組み込むことを提案している(これについては図7bを参照)。   In order to permanently improve the bonding of the electrode strips 5, 8, one preferred exemplary embodiment proposes that the electrode strips be integrated into the support base extensively as follows (for which: See FIG. 7b).

電極帯5、8はそれぞれ、上面18及び下面19をもつ金属基板17を有している。上面18に、好ましくは上面全体に、平面的に分散し、垂直にそびえている好ましくは柱状、リブ状、桁状、又はスリーブ状の突起の形態の構造要素20が、基板17の上面18と一体的に設けられており、構造要素20は、支持土台表面1’に面した表面領域21を有しており、表面領域21は、神経線維束の神経鞘に直接的に当てがうことができる。これに加え、少なくとも下面19と、基板17を取り囲む支持土台1のポリマー材料との間に、付着媒介層22を設けることが有利である。付着媒介層22は、加えて上面18上にも取り付けることができる。特に適した付着媒介層は、炭化ケイ素(SiC)及びダイヤモンドライクカーボン(DLC)から成っている。好ましいのは、電極帯5、8が、最高の電荷移動容量を有する材料の一つと見なし得る酸化イリジウムから作製されることである。   Each of the electrode strips 5, 8 has a metal substrate 17 having an upper surface 18 and a lower surface 19. Structural elements 20, preferably in the form of pillars, ribs, girders, or sleeve-like protrusions, which are distributed in a plane and rise vertically, preferably on the upper surface 18, preferably over the entire upper surface, Provided integrally, the structural element 20 has a surface area 21 facing the support base surface 1 ′, which surface area 21 can be directly applied to the nerve sheath of the nerve fiber bundle. it can. In addition, it is advantageous to provide an adhesion mediating layer 22 at least between the lower surface 19 and the polymer material of the support base 1 surrounding the substrate 17. The adhesion mediator layer 22 can additionally be applied on the upper surface 18. Particularly suitable adhesion mediator layers consist of silicon carbide (SiC) and diamond-like carbon (DLC). Preferably, the electrode strips 5, 8 are made of iridium oxide, which can be considered as one of the materials having the highest charge transfer capacity.

基板17の上面に分散して取り付けられた構造要素20を形成するためのさらなる一改善形式を図7cに図解している。図7cは、金属基板17の上面18に対して垂直に方向づけられた長手の延びLAを有する構造要素20の長手断面を示しており、この長手の延びLAに沿って、構造要素20は少なくとも一つの第2の表面領域23を有しており、この第2の表面領域23は、金属基板17の上面18に平行に方向づけられており、またこの第2の表面領域23上には付着媒介層22又は付着媒介層構成22’が取り付けられている。第2の表面領域23は、第1の表面領域18から離隔して配置されており、付着媒介層(22)又は付着媒介層構成(22’)によって隔てられて、生体適合性ポリマーによって完全に取り囲まれている。第2の表面領域は、図7cから明らかであるように、基板17の上面18に向かって方向づけられている。もちろんこれに加えて、第2の表面領域23に対向する第3の表面領域24でも、並びに/又は基板17の上面及び/若しくは下面18、19でも、付着媒介層22又は付着媒介層構成22’を設けることが可能であり、且つ有利である。   A further refinement for forming the structural elements 20 distributed and mounted on the upper surface of the substrate 17 is illustrated in FIG. 7c. FIG. 7c shows a longitudinal section of a structural element 20 having a longitudinal extension LA oriented perpendicular to the upper surface 18 of the metal substrate 17 along which at least one of the structural elements 20 extends. Has two second surface regions 23, which are oriented parallel to the upper surface 18 of the metal substrate 17, and on which the adhesion mediating layer 22 or attachment media layer arrangement 22 'is attached. The second surface region 23 is spaced apart from the first surface region 18 and is separated by an adhesion-mediating layer (22) or an adhesion-mediating layer configuration (22 ') and completely by a biocompatible polymer. It is surrounded. The second surface area is oriented towards the upper surface 18 of the substrate 17, as is evident from FIG. 7c. Of course, in addition to this, also in the third surface region 24 opposite the second surface region 23 and / or in the upper and / or lower surfaces 18, 19 of the substrate 17, the adhesion-mediating layer 22 or the adhesion-mediating layer structure 22 ′ Can be provided and is advantageous.

個々の構造要素20の数及びまた配置は、任意に選択できるが、好ましくは、図7bから明らかであるような幾何学的に整列した位置関係KO、例えば正方形の、五角形の、六角形の、又はより多角の配置パターンが適している。   The number and / or arrangement of the individual structural elements 20 can be chosen arbitrarily, but is preferably a geometrically aligned positional relationship KO, as is evident from FIG. Or a more polygonal arrangement pattern is suitable.

図8a〜図8fでは、インプラント可能なマンシェット電極CEの支持土台1を部分的に抱持しているマンシェットMを示しており、このマンシェットMは、支持土台1のうち、支持土台領域1Bに直接的に隣り合っており、支持土台領域1Bとは異なり材料に内在する機械的な予応力によって自発的に真っ直ぐな円筒形には変形せず、こうしてインプラントした状態では同一平面に揃って神経線維束の神経鞘に当てがわれる領域を、その下面でも上面でも抱持している。   8a to 8f show a manchette M partially embracing the support base 1 of the implantable manchette electrode CE, which is directly in the support base area 1B of the support base 1. Unlike the support base region 1B, unlike the support base region 1B, the material does not spontaneously deform into a straight cylindrical shape due to the mechanical prestress inherent in the material. It holds the area applied to the nerve sheath on both the lower and upper surfaces.

マンシェットMは第一に、支持土台の非常に小さな厚さ及び支持土台表面に取り付けられた繊細な電極デバイスに基づき、手術者に特に細心の取扱いを要求するインプラント可能なマンシェット電極CEの取扱いを改善するために用いられる。マンシェットMは、単一構造で形成されるのが好ましく、マンシェット下部Mu及びマンシェット上部Moを有しており、この両方は、フィルムヒンジ継手25を介して関節接合により結合されている(これについては図8b及び図8cを参照)。マンシェット下部Muは、支持土台1を包埋する凹部26を有しており、この凹部26内に支持土台1を嵌め込むことができる。嵌め込んだ状態では、マンシェット下部Muが図8bから明らかである縁どるようなやり方で支持土台1を抱持し、つまりマンシェット下部MUが支持土台1の下で脇から突き出ている。   Manchette M primarily improves the handling of implantable manchette electrodes CE, which require the surgeon to take particular care, based on the very small thickness of the support base and the delicate electrode device mounted on the support base surface Used to The manchette M is preferably formed in a unitary structure and has a lower manchette Mu and a upper manchette Mo, both of which are articulated via a film hinge joint 25 (for this purpose). 8b and 8c). The lower portion of the manchette Mu has a concave portion 26 in which the support base 1 is embedded, and the support base 1 can be fitted into the concave portion 26. In the fitted state, the lower manchette Mu holds the support base 1 in a fringing manner that is evident from FIG. 8 b, ie the lower manchette MU protrudes from the side under the support base 1.

ヒンジ継手25を介してマンシェット下部Muと一体的に結合したマンシェット上部Moは、形状及びサイズがマンシェット下部Muに適合しており、マンシェット下部Muと同様に支持土台1を包埋する凹部27を有しており、したがって閉じた状態のマンシェットMでは、図8aに示したように支持土台1を密閉して抱持し、その際、支持土台領域1BだけがマンシェットMからはみ出ている。   The upper and lower manchettes Mo, which are integrally connected to the lower and upper manchettes Mu via the hinge joints 25, have a shape and a size suitable for the lower and upper manchettes Mu, and have recesses 27 for embedding the support base 1 in the same manner as the lower and upper manchettes Mu. Therefore, in the closed state of the manchette M, the support base 1 is closed and held as shown in FIG. 8A, and only the support base region 1B protrudes from the manchette M.

マンシェットMは、取扱いを改善するだけでなく、とりわけマンシェット電極CEを神経線維束に対して、より良好に留めるためにも用いられる。このために、マンシェット上側及び下側Mo、Muはそれぞれ固定開口部14’を有しており(図8a、図8b、図8dを参照)、これらの固定開口部14’は、折り畳んだ状態のマンシェットMでは、支持土台1内に取り付けられた固定開口部14とぴったり合っている。こうすることで、マンシェットMによって抱持されたマンシェット電極CEの開口部14、14’に外科用の糸28を通すことができる。これにより、マンシェット電極CEの金属リングが被せられた固定開口部14の負荷を、マンシェットM内に取り付けた固定開口部14’によって軽減することができる。マンシェットMは、安定的なプラスチック材料、例えばパリレンから作製されるのが好ましい。強度をさらに高めるため、Mo及びMuがポリマーハイブリッドから成っていてもよい(例えばパリレン(内側)及びシリコーンゴム 外側)。このハイブリッドは、パリレンの安定性とシリコーンの引裂強度が組み合わさるという利点を有している。好ましい一実施形態では、マンシェットM内の固定開口部14’が、相応の材料増厚により強化されて実施されている。   The manchette M is used not only to improve the handling, but also in particular to better secure the manchette electrode CE to nerve fiber bundles. To this end, the upper and lower Mo and Mu sides of the manchette each have a fixed opening 14 '(see FIGS. 8a, 8b and 8d), and these fixed openings 14' are in the folded state. In the manchette M, it fits tightly with the fixed opening 14 mounted in the support base 1. In this way, the surgical thread 28 can be passed through the openings 14, 14 'of the manchette electrode CE held by the manchette M. Thereby, the load on the fixed opening 14 covered with the metal ring of the manchette electrode CE can be reduced by the fixed opening 14 ′ attached in the manchette M. The Manchette M is preferably made of a stable plastic material, for example Parylene. To further increase strength, Mo and Mu may consist of a polymer hybrid (eg, parylene (inside) and silicone rubber outside). This hybrid has the advantage of combining the stability of parylene with the tear strength of silicone. In a preferred embodiment, the fixed openings 14 'in the manchette M are implemented reinforced with a corresponding material thickening.

マンシェット上部Moには、参照電極面12への自由なアクセスを保証する開口窓29が取り付けられている。図8eは、これに関するマンシェットMによって抱持された支持土台1の短手断面を示しており、この支持土台1の上面には参照電極面12が取り付けられており、参照電極面12は、マンシェット上部Mo内に取り付けられた開口窓29により、自由にアクセス可能なままである。開口窓29は、斜めに落ちている境界勾配29’で参照電極面12を抱持することが好ましく、これにより参照電極面29は全面的に周辺組織と身体接触可能になっている。   An opening window 29 for ensuring free access to the reference electrode surface 12 is attached to the upper part of the manchette Mo. FIG. 8e shows a short section of the support base 1 embraced by the manchette M in this regard, on which the reference electrode surface 12 is mounted, An open window 29 mounted in the upper Mo remains freely accessible. The opening window 29 preferably embraces the reference electrode surface 12 at an obliquely falling boundary gradient 29 ′, whereby the reference electrode surface 29 is entirely in body contact with the surrounding tissue.

マンシェットMが閉じた状態にあり続けることを保証するため、マンシェット上部と下部Mo、Muの間に、例えばピン30と、対向して配置された凹部31とから成るラッチロック構造Vを配置している(図8c及び図8fを参照)。マンシェット上部と下部を折り畳むと、ピン30に力が加わって対応する凹部31に嵌まり、凹部31内でピン31はそれぞれ摩擦結合により永続的に保持される。図8では、ラッチロック構造Vの閉じた状態を図解している。この場合、マンシェット上部Moに取り付けられたピン30が、支持土台1に取り付けられた対応する開口部を突き抜けて、端部側でマンシェット下部Muの凹部31内に達している。もちろん、ラッチロック構造の代替形態を考えることができ、例えば適切に形成されたロックメカニズムの形態である。   In order to ensure that the manchette M remains closed, a latch lock structure V composed of, for example, a pin 30 and a concave portion 31 arranged opposite to each other is arranged between the upper and lower parts Mo and Mu of the manchette. (See FIGS. 8c and 8f). When the upper and lower portions of the manchette are folded, a force is applied to the pins 30 to fit into the corresponding recesses 31, and the pins 31 are respectively permanently held in the recesses 31 by frictional coupling. FIG. 8 illustrates a closed state of the latch lock structure V. In this case, the pins 30 mounted on the upper part of the manchette Mo penetrate through the corresponding openings mounted on the support base 1 and reach the concave part 31 of the lower part of the manchette Mu on the end side. Of course, alternatives to the latch lock structure are conceivable, for example in the form of a suitably formed locking mechanism.

図9は、本解決策により形成されたマンシェット電極CEの容易なインプラントを可能にするさらなる一実施形態を図解している。支持土台1内に流体路系32が組み込まれており、この流体路系32は完全に支持土台1に抱持されている。流体路系32は実質的に、材料に内在する予応力に基づいて外部からの力の影響なく自主的な自己巻付きによって真っ直ぐな円筒形の形になる支持土台領域1Bの領域内に延びている。これに対し、流体路系32を流体、好ましくは水で満たすと、流体路系32に沿って形成される水圧が、支持土台領域1bを、材料に内在する巻付き力に反して平らに張ることができる。このために流体路系32は、自発的に形成される真っ直ぐな円筒形の外被面の周方向に走る流体路枝部33を有しており、これらの流体路枝部33は、満たされた状態では、支持土台領域1Bに、必要な伸張を強制する。   FIG. 9 illustrates a further embodiment which allows easy implantation of the manchette electrode CE formed according to the present solution. A fluid path system 32 is incorporated in the support base 1, and the fluid path system 32 is completely held by the support base 1. The fluid path system 32 extends substantially into the region of the support base region 1B, which, due to the prestresses inherent in the material, forms a straight cylindrical shape by independent self-winding without the influence of external forces. I have. On the other hand, when the fluid channel system 32 is filled with a fluid, preferably water, the water pressure formed along the fluid channel system 32 stretches the support base region 1b flat against the winding force inherent in the material. be able to. For this purpose, the fluid path system 32 has fluid path branches 33 running in the circumferential direction of a spontaneously formed straight cylindrical jacket surface, and these fluid path branches 33 are filled. In this state, the necessary extension is forcibly applied to the support base region 1B.

流体路系32を満たすため、支持土台1内に少なくとも二つの流路口34が設けられており、流路口34のサイズ及び配置は、流路口34が、流体を漏らさないように、マンシェットM内を走る流体引込管又は排出管35、36の入口及び出口に通じるように決められている。マンシェットM内を走る引込管又は排出管35、36は、手術者によって作動可能な流体制御システム37と流体によって接続されている。   In order to fill the fluid passage system 32, at least two passage openings 34 are provided in the support base 1, and the size and arrangement of the passage openings 34 are determined so that the passage openings 34 do not leak fluid. It is designed to communicate with the inlet and outlet of a running fluid inlet or outlet pipe 35,36. The inlet or outlet pipes 35, 36 running in the manchette M are fluidly connected to a fluid control system 37 operable by the operator.

インプラントする場合には、流体路系32を流体で満たし、これにより支持土台領域1Bを伸張させる。この状態で、手術者は神経束に沿った所定の部位に厳密にマンシェット電極CEを配置する。その後、手術者が流体路系32を空にし、これにより、支持土台領域1Bは自発的に神経線維束の周りに巻き付く。最後のステップとして、マンシェットに設けた固定開口部14’により、マンシェット電極CEを外科用の糸で周辺組織に留める。   When implanting, the fluid channel system 32 is filled with fluid, thereby extending the support base region 1B. In this state, the operator places the manchette electrode CE exactly at a predetermined site along the nerve bundle. Thereafter, the operator empties the fluid channel system 32, whereby the support base region 1B spontaneously wraps around the nerve fiber bundle. As a last step, the manchette electrode CE is fastened to the surrounding tissue with a surgical thread by means of a fixed opening 14 'in the manchette.

上述の流体路系32の有利な一形態では、流体路系32を、形状記憶金属 − 形状記憶ポリマーで満たすことが考えられる。流路口34が、活性化の目的で、金属被覆された接触部を備えており、インプラント可能な電極デバイスCEを展開するために、相応に改変された制御機器37によりこの接触部を介して、電極が最終的に配置されるまで引込管35、36に沿って電圧を印加することができる。   In an advantageous form of the fluid channel system 32 described above, it is contemplated that the fluid channel system 32 is filled with a shape memory metal-shape memory polymer. The channel opening 34 is provided with a metallized contact for activation purposes, via a correspondingly modified control device 37 via this contact in order to deploy the implantable electrode device CE. A voltage can be applied along the lead-in tubes 35, 36 until the electrodes are finally placed.

図10は、神経線維を選択的に電気刺激することによる血圧への影響又は血圧調節に関して個々のステップ措置の順番を明らかにできるフロー図を示している。刺激の目的で、図6で図解した阻害機能が可能な電極デバイスを迷走神経の周りに局所的に適用していると仮定する。阻害しなくてよい場合は、言うなれば図2aに基づく電極デバイスが適している。以下の説明は同時に、本解決策によるインプラント可能なデバイスEの図1に示したコンポーネントに関連する。繰返しを避けるため、yで表した決定点は「はい」、nで表した決定点は「いいえ」に相当することを前もって述べておく。   FIG. 10 shows a flow diagram that can clarify the effect on blood pressure or the order of the individual steps with respect to blood pressure regulation by selectively electrically stimulating nerve fibers. Assume that for stimulation purposes, an electrode device capable of the inhibitory function illustrated in FIG. 6 is applied locally around the vagus nerve. If this is not the case, then the electrode device according to FIG. 2a is suitable. The following description simultaneously relates to the components shown in FIG. 1 of the implantable device E according to the solution. To avoid repetition, it should be mentioned in advance that the decision point represented by y corresponds to "yes" and the decision point represented by n corresponds to "no".

I) スタート:インプラント可能なデバイスEの手動又は自動のいずれかでの活性化。このために、マイクロコントローラの形態の評価/制御ユニットを起動する(A/S、図1)。   I) Start: Activation of the implantable device E either manually or automatically. For this, an evaluation / control unit in the form of a microcontroller is activated (A / S, FIG. 1).

II) マンシェット電極Eの電極12(図6を参照)による心電図信号の捕捉。この場合、評価/制御ユニットA/SがR波を認証し、万一のEMPエラーを信号から分離し、このとき、複数のサイクルがモニタリングされる。これに関し評価/制御ユニットA/Sは信頼性を決定し、この信頼性と共にR波を認識する。最後に、評価/制御ユニットA/Sが心拍数を確定する。   II) Capture of the electrocardiogram signal by the electrode 12 of the Manchette electrode E (see FIG. 6). In this case, the evaluation / control unit A / S authenticates the R-wave and separates any EMP errors from the signal, with a plurality of cycles being monitored. In this connection, the evaluation / control unit A / S determines the reliability and recognizes the R-wave with this reliability. Finally, the evaluation / control unit A / S determines the heart rate.

III) マンシェット電極Eの第1の電極面4、第1の電極帯5、及び心電図電極面12による血圧信号SNの捕捉。これは、予め確定した心電図信号の上昇勾配によってトリガーされ、第1の電極面4の真ん中の列の信号をコヒーレントに平均化することによって行う。   III) Capture of the blood pressure signal SN by the first electrode surface 4, the first electrode band 5, and the electrocardiogram electrode surface 12 of the Manchette electrode E. This is done by coherently averaging the signals in the middle row of the first electrode surface 4, triggered by a predefined rising gradient of the electrocardiogram signal.

IV) 血圧変化が存在するかどうかを決定。   IV) Determine if a blood pressure change is present.

IVa) これに関し評価/制御ユニットA/Sが最新の参照血圧(SB)を照会し、参照信号の振幅を血圧信号SNと比較又は較正する。   IVa) In this connection, the evaluation / control unit A / S queries the latest reference blood pressure (SB) and compares or calibrates the amplitude of the reference signal with the blood pressure signal SN.

IVb) 血圧変化が存在する場合、血圧及び刺激位置を認証する(yを参照)。評価/制御ユニットA/Sが、既にこの患者のためにファイルされている血圧信号値SN並びに時間間隔ZV及びZV*をルックアップテーブルLTに問い合わせ、それらを、平均化の過程で捕捉した血圧信号SNと比較する。評価/制御ユニットA/Sが電極の「ベスト」なSNを確定し、その電極をその後の刺激電極としてワーキングメモリ内にマーキングする。   IVb) If there is a change in blood pressure, authenticate the blood pressure and the stimulation location (see y). The evaluation / control unit A / S queries the look-up table LT for the blood pressure signal values SN and the time intervals ZV and ZV * which have already been filed for this patient and retrieves them in the course of averaging. Compare with SN. The evaluation / control unit A / S determines the "best" SN of the electrode and marks that electrode as a subsequent stimulation electrode in the working memory.

V) 心電図信号と血圧参照信号の間の時間的ずれZVを決定する。この場合、比較ユニットK1が、R波と上昇閾値と参照血圧との時間的ずれZVを確定する。
比較ユニットK2が、参照信号の上昇閾値と、電極を介して捕捉されたニューロンの血圧信号との時間的ずれZV*を確定する(図3のZS及び図4のSNを参照)。参照血圧から、パルス波PWの始まりP1及び終わりP2を決定する。この間隔をT1とする(図3B及び図3Cも参照)。間隔T1を、時間的ずれZV + ZV*だけずらし、間隔ZFとする。(図3を参照)
V) Determine the time lag ZV between the electrocardiogram signal and the blood pressure reference signal. In this case, the comparison unit K1 determines the time lag ZV between the R wave, the rising threshold, and the reference blood pressure.
The comparison unit K2 determines a time lag ZV * between the rising threshold of the reference signal and the blood pressure signal of the neuron captured via the electrodes (see ZS in FIG. 3 and SN in FIG. 4). The start P1 and the end P2 of the pulse wave PW are determined from the reference blood pressure. This interval is defined as T1 (see also FIGS. 3B and 3C). The interval T1 is shifted by a time shift ZV + ZV * to be an interval ZF. (See Fig. 3)

VI) 刺激の決定及び刺激パラメータの選択
評価/制御ユニットA/Sが、時刻UH並びに患者の最新の姿勢及び運動を加速度センサー(BS)によって確定する。評価/制御ユニットA/Sはさらに、刺激間インピーダンス検出器を介して刺激電極のインピーダンスを確定する。評価/制御ユニットA/Sは、刺激を行うべきかどうか、はい(y)又はいいえ(n)を、上昇した血圧値、心拍数、患者の活動度に基づいて、及び例えば無線通信モジュール(SES)による外部からの信号、インプラントのコンポーネント(例えば刺激側のIC)の故障信号、又は強い静磁場(EMP)の検出などによって作動される相いれない制御コマンドが出されていないことに基づいて決定する。
VI) Determination of stimulation and selection of stimulation parameters The evaluation / control unit A / S determines the time UH and the current posture and movement of the patient by means of an acceleration sensor (BS). The evaluation / control unit A / S further determines the impedance of the stimulation electrodes via the interstimulus impedance detector. The evaluation / control unit A / S determines whether stimulation is to be performed, yes (y) or no (n), based on the elevated blood pressure value, the heart rate, the activity of the patient and, for example, a wireless communication module (SES). ), No failure signal of an implant component (e.g., the stimulating IC), or a conflicting control command triggered by detection of a strong static magnetic field (EMP) is not issued. I do.

VIa) 刺激参照値。評価/制御ユニットA/Sが、上昇したパラメータと、ルックアップテーブルLT及びメモリモジュールSM内の既にメモリされているパラメータとを比較して、適当な刺激パラメータを選択する(適当とは、血圧をx%下げるために、どのくらい「強く」及びどのくらい「長く」刺激しなければならないかを意味する)。
(ZF、パルスの数及び形状のような刺激座標を、「活性」ファンクションジェネレータF1(バイナリ)に通知する。並行して選択的に阻害しなければならない場合は、選択的な阻害のための適当な刺激パラメータを、ファンクションジェネレータF2(バイナリ)に伝える。
VIa) Stimulus reference value. The evaluation / control unit A / S compares the raised parameters with the parameters already stored in the look-up table LT and the memory module SM and selects the appropriate stimulation parameters (suitable for determining the blood pressure). (meaning how "strong" and how "long" must be stimulated to reduce x%).
(Inform the "active" function generator F1 (binary) of the stimulus coordinates, such as ZF, number and shape of the pulses. If parallel inhibition is required, appropriate Important stimulus parameters to the function generator F2 (binary).

VIIa) 評価/制御ユニットA/Sが、阻害方法(HFブロック又は陽極ブロック)について決定する。   VIIa) The evaluation / control unit A / S decides on the inhibition method (HF block or anode block).

VIIb) 評価/制御ユニットA/Sが、刺激モードA又はB(図5を参照)について決定する。   VIIb) The evaluation / control unit A / S makes a decision on the stimulation mode A or B (see FIG. 5).

VIIIb) モードAに基づく活性刺激パラメータの準備/変調
速い介入のためにAモードが選択されると、定められた数の単一パルスによる固定的な刺激スイープが準備され(長さはZF間隔と相関関係にあるのではなく、テーブルから明らかである)、この刺激スイープは予め定められた中断と共に繰り返される(図5モードAを参照)。
評価/制御ユニットA/Sがテンプレートを第1のファンクションジェネレータF1に渡し、第1のファンクションジェネレータF1が電圧信号を生成し、この電圧信号を変調器M1に伝達する。
VIIIb) Preparation / modulation of active stimulus parameters based on mode A When A mode is selected for fast intervention, a fixed stimulus sweep with a defined number of single pulses is provided (length is defined as ZF interval and This stimulus sweep is repeated with a predetermined interruption (see mode A in FIG. 5).
The evaluation / control unit A / S passes the template to the first function generator F1, which generates a voltage signal and transmits this voltage signal to the modulator M1.

VIIIc) モードBに基づく活性刺激パラメータの準備/変調
Bモードが選択されると、単一パルスをさらに最適化しなければならない。第1のファンクションジェネレータF1が、刺激間隔(SSI)の類似のテンプレートを作成し、定められた数の個々の二相パルスを間隔ZFにぴったり嵌め込む。この場合、刺激信号を生物学的信号に適合させる。参照血圧軌道をラッパー関数として単一パルスの振幅に被せる(図4Aを参照)。第1のファンクションジェネレータF1が、準備した刺激スイープを有するテーブルを変調器M1に渡す。
VIIIc) Preparation / modulation of active stimulus parameters based on mode B Once the B mode is selected, the single pulse must be further optimized. The first function generator F1 creates a similar template of the stimulus interval (SSI) and fits a defined number of individual biphasic pulses into the interval ZF. In this case, the stimulation signal is adapted to the biological signal. The reference blood pressure trajectory is overlaid on the amplitude of a single pulse as a wrapper function (see FIG. 4A). The first function generator F1 passes a table with the prepared stimulus sweep to the modulator M1.

IX) スイープの単一パルスの相の適合
変調器M1は、両方のモードを管轄しており、個別の患者のために理想的な単一パルス形状を作成するため、すべての個々のパルスの両方の相に変化をつける(図4Bを参照)。変調器M1は、スイープの形態での「完成した」電圧信号を信号−電流変換器(SSW1)に渡す。
IX) Sweep Single Pulse Phase Adaptation Modulator M1 is responsible for both modes and both all individual pulses to create an ideal single pulse shape for the individual patient. (See FIG. 4B). Modulator M1 passes the "finished" voltage signal in the form of a sweep to a signal-to-current converter (SSW1).

Xb) 活性刺激の実施
信号−電流変換器SSW1は、心電図トリガー信号を待ち、そして「刺激のための活性窓ZF」に達するまで待ち、それから予め選択した刺激電極に刺激スイープを伝達する。各々の単一パルスの間で、電極インピーダンス測定ユニットEMにより刺激接触部のインピーダンスを捕捉する。評価/制御ユニットA/Sにより分極が検出されると、評価/制御ユニットA/Sが能動型の分極補償器EE1に対し、各々のパルスの間に補償のための少しの追加電荷を刺激接触部により伝送するという命令を与える。この刺激間補償が十分でなければ、これに加えてスイープの終了後にスイープ間補償器を活性化し、分極を相殺する。
Xb) Performing Active Stimulation The signal-to-current converter SSW1 waits for an ECG trigger signal and waits until an "Activation Window for Stimulation ZF" is reached, and then transmits a stimulation sweep to a preselected stimulation electrode. During each single pulse, the impedance of the stimulation contact is captured by the electrode impedance measurement unit EM. When the polarization is detected by the evaluation / control unit A / S, the evaluation / control unit A / S stimulates the active polarization compensator EE1 with a small additional charge for compensation during each pulse. Gives a command to transmit by the unit. If the inter-stimulus compensation is not sufficient, the inter-sweep compensator is additionally activated after the end of the sweep to cancel the polarization.

VIIIa) 阻害性刺激パラメータの準備/変調
評価/制御ユニットが、ファンクションジェネレータF2に阻害用の刺激間隔を渡す。一般的にこれは活性刺激より長く、つまり活性刺激の少し前に始まって活性刺激の後に終わる。
評価/制御ユニットA/Sは、第2のファンクションジェネレータF2が陽極ブロック、つまり単相ブロックだけを施すか、又はHFブロックが行われるべきかを規定する。ファンクションジェネレータ2はこれに加え、刺激(電圧)テンプレートを相応に作成する。HFブロックの場合は、個々の相を「平滑」にするため、F2は電圧信号を変調器M2に渡す。
VIIIa) Preparation / modulation of inhibitory stimulation parameters The evaluation / control unit passes the stimulation interval for inhibition to the function generator F2. Generally this is longer than the active stimulus, ie it begins shortly before the active stimulus and ends after the active stimulus.
The evaluation / control unit A / S specifies whether the second function generator F2 applies only anode blocks, ie single-phase blocks, or whether HF blocks are to be performed. The function generator 2 additionally creates a stimulus (voltage) template accordingly. In the case of the HF block, F2 passes a voltage signal to modulator M2 to "smooth" the individual phases.

Xa) 阻害性刺激の実施
信号−電流変換器SSW2は、F2の陽極ブロックとしてか又はM2のHFブロックとしてかのいずれかの信号を電流信号に転換し、この電流信号を、列13の阻害性電極9(図6を参照)を介して伝送する。電極インピーダンス測定ユニットEMが、阻害性電極9の分極を監視し、必要な場合には評価/制御ユニットA/Sを介して、補償のために脱分極ユニットEE2を活性化する。
HFブロックの場合、刺激間及びスイープ間の両方を行うことができ、陽極ブロックの場合はスイープ間補償器だけが活性になる。
Xa) Implementation of Inhibitory Stimulation The signal-to-current converter SSW2 converts the signal either as an anode block of F2 or as an HF block of M2 into a current signal, The signal is transmitted via the electrode 9 (see FIG. 6). The electrode impedance measuring unit EM monitors the polarization of the inhibiting electrode 9 and, if necessary, activates the depolarizing unit EE2 for compensation via the evaluation / control unit A / S.
In the case of the HF block, both inter-stimulus and inter-sweep can be performed; in the case of the anode block, only the inter-sweep compensator is active.

XI) 刺激の評価
評価/制御ユニットA/Sが、血圧曲線の変化を確定し、反復を開始する。Bモードの場合、主要な刺激パラメータとして、どのくらいの心拍で刺激を中断するかを様々に変更することができる。この機能については、インプラントの作用の仕方の(患者固有の)フィードバックを行う。
刺激の成果を、後の比較に利用できるようメモリ内に記入する。
XI) Evaluation of the stimulus The evaluation / control unit A / S determines the change in the blood pressure curve and starts the iteration. In the case of the B mode, the number of heartbeats at which the stimulation is interrupted can be variously changed as a main stimulation parameter. This function provides (patient specific) feedback on how the implant works.
The outcome of the stimulus is entered into memory for later comparison.

1 支持土台
1’ 支持土台表面
1B 支持土台領域
2 第1の電極デバイス
3 第1の電極構造
4 第1の電極面
4a 第1の電極面の軸方向の広がり
4U 第1の電極面の周方向に方向づけられた広がり
5 第1の電極帯
6、6’ 信号検出及び生成器
7 第3の電極デバイス
8 第3の電極帯
9 第3の電極面
9a 第3の電極面の軸方向の広がり
9U 第3の電極面の周方向に方向づけられた広がり
10 光導波デバイス
11 光導波口
12 第2の電極デバイス、心電図電極面
13 第3の電極構造
14 固定開口部
15 開口部
16 電極帯表面
17 基板
18 上面
19 下面
20 構造要素
21 表面領域
22 付着媒介層
22’ 付着媒介層構成
23 第2の表面領域
24 第3の表面領域
A 軸方向
A/S 評価/制御ユニット
A3、A4 振幅
Amax 最大振幅
AT 陽極側の信号部分
BS 加速度センサー
DE 窪み
E インプラント可能な電極デバイス、マンシェット電極
E1 陽極側振幅
E2 陰極側振幅
E3 陰極側パルス幅
E4 陽極側振幅
E5 繰返し率
E6 再分極勾配
E7 中断、陽極側と陰極側の振幅の間のゼロレベル
EE1、EE2 脱分極ユニット
EKG 心電図時間信号
EM 電極インピーダンス測定ユニット
EMP 電磁パルス作用EMP/MRTに対する保護ユニット
EP 単一パルス
ES エネルギー貯蔵器/エネルギー源
F1、F2 ファンクションジェネレータ
G 脳
H 心臓
KO 幾何学的な位置関係
KT 陰極側の信号部分
L 導体路
LA 構造要素の長手軸
LI 光導波体
LQ 光源
LT ルックアップテーブル
M 極大
M1、M2 変調器
NF 神経線維
NFB 神経線維束
P1、P2 時間信号に沿った特徴的な位相点
PW パルス波、血圧波
R 心電図信号のR波
SB 血圧センサー
SES 信号及びエネルギー供給ユニット
SM メモリモジュール
SN 自然のニューロンの電気信号
SSI 刺激信号
SSW1、SSW2 信号−電流変換器
T タイマーユニット
T1 パルス波の継続時間
SN 自然のニューロンの電気信号のパルス長
U 周方向
UH 時計
V 接続構造
ZF 時間窓
ZS 時間信号
ZV、ZV* 時間的ずれ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support base 1 'Support base surface 1B Support base area 2 1st electrode device 3 1st electrode structure 4 1st electrode surface 4a Spread of 1st electrode surface in the axial direction 4U Circumferential direction of 1st electrode surface 5 First electrode band 6, 6 ′ Signal detection and generator 7 Third electrode device 8 Third electrode band 9 Third electrode surface 9a Axial spread of third electrode surface 9U Spread of the third electrode surface oriented in the circumferential direction 10 Optical waveguide device 11 Optical waveguide port 12 Second electrode device, electrocardiogram electrode surface 13 Third electrode structure 14 Fixed opening 15 Opening 16 Electrode band surface 17 Substrate Reference Signs List 18 upper surface 19 lower surface 20 structural element 21 surface region 22 adhesion mediating layer 22 'adhesion mediating layer configuration 23 second surface region 24 third surface region A axial direction A / S evaluation / control unit A3, A4 amplitude A ax Maximum amplitude AT Anode side signal part BS Acceleration sensor DE Depression E Implantable electrode device, manchette electrode E1 Anode side amplitude E2 Cathode side amplitude E3 Cathode side pulse width E4 Anode side amplitude E5 Repetition rate E6 Repolarization gradient E7 Zero level between the anode side and cathode side amplitudes EE1, EE2 Depolarization unit EKG Electrocardiogram time signal EM Electrode impedance measurement unit EMP Protection unit against electromagnetic pulse action EMP / MRT EP Single pulse ES Energy storage / energy source F1, F2 Function generator G Brain H Heart KO Geometric positional relationship KT Cathode side signal part L Conductor path LA Longitudinal axis of structural element LI Optical waveguide LQ Light source LT Lookup table M Maximal M1, M2 Modulator NF Nerve fiber NFB Nerve fiber bundle P1, P2 Characteristic phase point along time signal PW pulse wave, blood pressure wave R R wave of electrocardiogram signal SB blood pressure sensor SES signal and energy supply unit SM memory module SN Natural neuron electric signal SSI stimulation signal SSW1, SSW2 Signal-current converter T Timer unit T1 Duration of pulse wave T SN Pulse length of natural neuron electric signal U Circumferential direction UH clock V Connection structure ZF Time window ZS Time signal ZV, ZV * Time shift

Claims (40)

神経線維束に内包されている少なくとも一本の神経線維に沿って伝播するニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉及び前記少なくとも一本の神経線維の選択的な電気刺激のためのインプラント可能なデバイスにおいて、以下のコンポーネント、すなわち
− インプラント可能な電極デバイス(E)であって、前記神経線維束の周りにマンシェット状に当てがえる生体適合性支持土台(1)上に配置されており、前記生体適合性支持土台(1)が、インプラントした状態では前記神経線維束に向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形である支持土台表面(1’)を有しており、前記支持土台表面(1’)には、前記ニューロンの電気信号の位置選択的な捕捉及び前記少なくとも一本の神経線維の選択的な電気刺激のための第1の電極デバイス(2)が配置されており、前記生体適合性支持土台(1)には、心電図信号を捕捉するための第2の電極デバイス(E)が配置されている、インプラント可能な電極デバイス(E)と、
− 前記インプラント可能な電極デバイス(E)と電気的に接続可能か又は接続されている評価/制御ユニット(A/S)であって、位置選択的に捕捉された前記ニューロンの電気信号及び前記心電図信号を、時間分解して、生理学的パラメータに対して相関関係にあるニューロンの時間信号が算出され得るように評価することができる、評価/制御ユニット(A/S)と、
− 前記評価/制御ユニット(A/S)と接続された第1の比較ユニット(K1)であって、前記心電図信号と、前記生理学的パラメータと相関関係にある前記ニューロンの時間信号との間の特徴的で相対的な時間的ずれを確定することができる、第1の比較ユニット(K1)と、
− 前記評価/制御ユニット(A/S)と接続された第1のファンクションジェネレータ(F1)であって、前記評価/制御ユニット(A/S)により前記相対的な時間的ずれに基づいて確定された時間窓内で、n個の多数の単一パルス(EP)から構成されており、位相及び時間的振幅軌道が、前記生理学的パラメータと相関関係にある算出された前記ニューロンの時間信号に適合された刺激信号を生成する、第1のファンクションジェネレータ(F1)と、
− 前記第1のファンクションジェネレータ(F1)及び前記第1の電極デバイス(2)と間接的又は直接的に接続された第1の信号−電流変換器(SSW1)であって、前記少なくとも一本の神経線維を選択的に電気刺激するための前記刺激信号を、前記第1の電極デバイス(2)に伝送する、第1の信号−電流変換器(SSW1)と、を含んでおり、 前記評価/制御ユニット(A/S)、前記第1の比較ユニット(K1)、前記第1のファンクションジェネレータ(F1)、及び前記第1の信号−電流変換器(SSW1)が、インプラント可能なモジュールとしてまとめられている、インプラント可能なデバイス。
Implantable device for position-selective capture of electrical signals of neurons propagating along at least one nerve fiber contained in a nerve fiber bundle and selective electrical stimulation of said at least one nerve fiber Wherein the implantable electrode device (E) is arranged on a biocompatible support base (1) that can be applied in a manchette fashion around the nerve fiber bundle, A compatible support platform (1) has a straight cylindrical support platform surface (1 ′) oriented towards the nerve fiber bundle in the implanted state, wherein the support platform surface (1 ′). ) Includes a first electrode device for position-selective capture of electrical signals of said neurons and selective electrical stimulation of said at least one nerve fiber. Implantable electrode device (E) on which a second electrode device (E) for capturing an electrocardiographic signal is arranged, wherein said second electrode device (E) is arranged on said biocompatible support base (1). )When,
An evaluation / control unit (A / S) electrically connectable or connected with said implantable electrode device (E), said electrical signals of said neurons captured selectively and said electrocardiogram. signal, and decomposition time, and can be evaluated as time signals of neurons in the correlation may be calculated for the physiological parameter, evaluation / control unit (a / S),
A first comparison unit (K1) connected to the evaluation / control unit (A / S), wherein the first comparison unit (K1) comprises a signal between the electrocardiogram signal and a time signal of the neuron correlated with the physiological parameter; A first comparison unit (K1) capable of determining a characteristic and relative time shift;
A first function generator (F1) connected to the evaluation / control unit (A / S), the first function generator (F1) being determined by the evaluation / control unit (A / S) based on the relative time lag; A time window consisting of a number n of single pulses (EP) whose phase and temporal amplitude trajectories are adapted to the calculated neuron time signal correlated with the physiological parameters A first function generator (F1) for generating a stimulated stimulus signal;
A first signal-to-current converter (SSW1) indirectly or directly connected to said first function generator (F1) and said first electrode device (2), wherein said at least one A first signal-to-current converter (SSW1) for transmitting said stimulation signal for selectively electrically stimulating nerve fibers to said first electrode device (2). A control unit (A / S), the first comparison unit (K1), the first function generator (F1), and the first signal-to-current converter (SSW1) are integrated as an implantable module Are implantable devices.
少なくとも一つの第2の比較ユニット(K2)が、前記評価/制御ユニット(A/S)と接続されており、
前記第2の比較ユニット(K2)が、前記生理学的パラメータと相関関係にある前記ニューロンの時間信号に割り当てられている少なくとも一つの信号レベルを参照信号と比較して、レベル差値を生成し、及び
前記評価/制御ユニット(A/S)が、少なくとも前記レベル差値を基礎として、前記刺激信号の少なくとも前記時間的振幅軌道を規定することを特徴とする請求項1に記載のインプラント可能なデバイス。
At least one second comparison unit (K2) is connected to the evaluation / control unit (A / S);
The second comparison unit (K2) compares at least one signal level assigned to a time signal of the neuron correlated with the physiological parameter with a reference signal to generate a level difference value; The implantable device according to claim 1, wherein the evaluation / control unit (A / S) defines at least the temporal amplitude trajectory of the stimulation signal based at least on the level difference value. .
前記インプラント可能な電極デバイス(E)が、インプラントした状態では前記神経線維束に向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形である前記支持土台表面(1’)に、前記神経線維束に沿って一方向に伝播するニューロンの電気信号を阻害するための第3の電極デバイス(7)を含んでいることを特徴とする請求項1又は2に記載のインプラント可能なデバイス。   The implantable electrode device (E) is positioned along the nerve fiber bundle on the support base surface (1 '), which is oriented toward the nerve fiber bundle in the implanted state and is a straight cylinder. 3. Implantable device according to claim 1 or 2, comprising a third electrode device (7) for inhibiting electrical signals of directionally propagating neurons. 前記インプラント可能なモジュールが、電気エネルギー貯蔵器(ES)並びに/又は誘導に基づく信号及びエネルギー供給ユニット(SES)を備えており、前記誘導に基づく信号及びエネルギー供給ユニット(SES)が、少なくとも前記評価/制御ユニット(A/S)と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。   The implantable module comprises an electrical energy storage (ES) and / or an induction-based signal and energy supply unit (SES), wherein the induction-based signal and energy supply unit (SES) has at least the evaluation 4. The implantable device according to claim 1, wherein the implantable device is electrically connected to a control unit (A / S). 前記インプラント可能なモジュール内に加速度センサー(BS)が組み込まれており、且つ/又は前記モジュールとは別個のインプラント可能に形成された加速度センサー(BS’)が設けられており、及び
前記加速度センサー(BS、BS’)が、加速度情報を生成し、前記評価/制御ユニット(A/S)と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。
An acceleration sensor (BS) is incorporated in the implantable module and / or an implantable acceleration sensor (BS ′) is provided separately from the module; and 5. Implant according to claim 1, wherein BS, BS ′) generate acceleration information and are electrically connected to the evaluation / control unit (A / S). Possible device.
前記第1のファンクションジェネレータ(F1)が、それぞれ分極性及び再分極性の矩形パルス状の部分信号から構成される単一パルスを生成でき、並びに
前記第1のファンクションジェネレータ(F1)と前記第1の信号−電流変換器(SSW)の間に第1の変調器(M1)が接続されており、前記第1の変調器(M1)が、前記矩形パルス状の再分極性部分信号に割り当てられた信号勾配軌道を、前記分極性部分信号に対して時間的に拡大及び平滑化し、且つそれぞれ両方の部分信号に割り当てられた信号強さを均一にすることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。
The first function generator (F1) can generate a single pulse composed of a rectangular pulse-like partial signal, which is polarizable and repolarizable, respectively; and the first function generator (F1) and the first pulse A first modulator (M1) is connected between the signal-to-current converters (SSW), and the first modulator (M1) is assigned to the rectangular pulse-shaped repolarizable partial signal. 6. The signal gradient trajectory according to claim 1, wherein the signal gradient trajectory is expanded and smoothed in time with respect to the polarizable partial signal, and the signal strengths assigned to both partial signals are made uniform. An implantable device according to any one of the preceding claims.
前記評価/制御ユニット(A/S)と接続された第2のファンクションジェネレータ(F2)が設けられており、前記第2のファンクションジェネレータ(F2)が、確定された前記時間窓の時間的に前及び/又は最中に電気的ブロック信号を生成し、並びに
前記第2のファンクションジェネレータ(F2)が間接的又は直接的に第2の信号−電流変換器(SSW2)と接続されており、前記第2の信号−電流変換器(SSW2)が、前記電気的ブロック信号を前記第3の電極デバイス(7)に送ることを特徴とする請求項3に記載のインプラント可能なデバイス。
A second function generator (F2) is provided, which is connected to the evaluation / control unit (A / S), wherein the second function generator (F2) is arranged in time before the determined time window. And / or during the generation of an electrical block signal, and wherein said second function generator (F2) is indirectly or directly connected to a second signal-to-current converter (SSW2); 4. The implantable device according to claim 3 , wherein two signal-to-current converters (SSW2) send the electrical block signal to the third electrode device (7).
前記第2のファンクションジェネレータ(F2)が、それぞれ分極性及び再分極性の矩形パルス状の部分信号から構成される単一パルスを生成でき、並びに
前記第2のファンクションジェネレータ(F2)と前記第2の信号−電流変換器(SSW2)の間に第2の変調器(M2)が接続されており、前記第2の変調器(M2)が、前記矩形パルス状の再分極性部分信号に割り当てられた信号勾配軌道を、前記分極性部分信号に対して時間的に拡大及び平滑化し、且つそれぞれ両方の部分信号に割り当てられた信号強さを均一にすることを特徴とする請求項7に記載のインプラント可能なデバイス。
The second function generator (F2) can generate a single pulse composed of rectangular pulse-shaped partial signals each of a polarizable and a repolarizable, and the second function generator (F2) and the second A second modulator (M2) is connected between the signal-to-current converters (SSW2), and the second modulator (M2) is assigned to the rectangular pulse-shaped repolarizable partial signal. 8. The signal gradient trajectory according to claim 7, wherein the signal gradient trajectory is expanded and smoothed in time with respect to the polarizable partial signal, and the signal strengths assigned to both partial signals are made uniform. Implantable device.
前記第2のファンクションジェネレータ(F2)及び前記第2の変調器(M2)が、前記インプラント可能なモジュール内に組み込まれていることを特徴とする請求項8に記載のインプラント可能なデバイス。 The implantable device according to claim 8, wherein the second function generator (F2) and the second modulator (M2) are integrated in the implantable module. 前記第1又は第2の変調器(M1、M2)が、各々の単一パルスに対し前記分極性部分信号を、前記第1変調器(M1)によって生成可能なゼロ信号レベルにより前記再分極性部分信号から時間的に隔て得るように形成されていることを特徴とする請求項6又は8に記載のインプラント可能なデバイス。   The first or second modulator (M1, M2) generates the polarizable partial signal for each single pulse by means of the zero signal level that can be generated by the first modulator (M1). 9. The implantable device according to claim 6, wherein the implantable device is configured to be temporally separated from the partial signal. 電極インピーダンス測定ユニット(EM)が、前記インプラント可能なモジュールの一部であるか又は前記生体適合性支持土台(1)に配置されており、前記電極デバイス(E)及び前記評価/制御ユニット(A/S)と接続されており、並びに、前記電極インピーダンス測定ユニット(EM)が、n個の前記単一パルスの各々の間で、少なくとも前記第1の電極デバイス(2)の電極に関してインピーダンス測定を行うことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。 An electrode impedance measurement unit (EM) is part of the implantable module or is arranged on the biocompatible support base (1), the electrode device (E) and the evaluation / control unit (A) / S) and the electrode impedance measurement unit (EM) performs an impedance measurement on at least the electrode of the first electrode device (2) during each of the n single pulses. An implantable device according to any of the preceding claims, characterized in that it is performed. 電気的脱分極機構(EE)が、前記インプラント可能なモジュールの一部であるか又は前記生体適合性支持土台(1)に配置されており、前記電極デバイス(E)及び前記評価/制御ユニット(A/S)と接続されており、並びに
前記脱分極機構(EE)が、前記電極インピーダンス測定ユニット(EM)により個々の電極での残留分極が確認された場合に、選択的に、電気信号印加により前記残留分極を脱分極することを特徴とする請求項11に記載のインプラント可能なデバイス。
An electrical depolarizing mechanism (EE) is part of the implantable module or is located on the biocompatible support base (1), the electrode device (E) and the evaluation / control unit ( A / S), and the depolarizing mechanism (EE) selectively applies an electric signal when remanent polarization at each electrode is confirmed by the electrode impedance measuring unit (EM). The implantable device of claim 11, wherein the remanent polarization depolarizes the remanent polarization.
絶対的血圧値を捕捉する別個の血圧測定システム(SB)が設けられており、前記絶対的血圧値が、前記誘導に基づく信号及びエネルギー供給ユニット(SES)を介して前記評価/制御ユニット(A/S)に送られ、並びに、前記評価/制御ユニット(A/S)が、前記絶対的血圧値、前記心電図信号、前記生理学的パラメータと相関関係にある前記ニューロンの時間信号、及び少なくとも一つの参照信号を基礎として、前記刺激信号を生成するために前記第1のファンクションジェネレータ(F1)を制御することを特徴とする請求項4に記載のインプラント可能なデバイス。 A separate blood pressure measurement system (SB) is provided for capturing the absolute blood pressure value, the absolute blood pressure value being provided via the guidance-based signal and energy supply unit (SES) to the evaluation / control unit (A). / S), and wherein the evaluation / control unit (A / S) is adapted to provide the absolute blood pressure value, the electrocardiogram signal, a time signal of the neuron correlated with the physiological parameter, and at least one of: The implantable device according to claim 4, characterized in that the first function generator (F1) is controlled to generate the stimulation signal based on a reference signal. メモリユニットが、ルックアップテーブルの方式で設けられており、前記メモリユニットが、前記評価/制御ユニット(A/S)の一部であるか又は別個のユニットとして前記評価/制御ユニット(A/S)と接続されており、
前記メモリユニット内では、以下の情報、すなわちレベル差値、加速度情報、捕捉した絶対的血圧の少なくとも一つを保存可能及び呼出し可能であることを特徴とする請求項2、5、及び13のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。
A memory unit is provided in the form of a look-up table, said memory unit being part of said evaluation / control unit (A / S) or as a separate unit; ), And
14. The memory unit according to claim 2, wherein at least one of the following information: level difference value, acceleration information, and captured absolute blood pressure is storable and retrievable in the memory unit. An implantable device according to claim 1.
前記神経線維束に向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形である前記支持土台表面(1’)が、軸方向(a)及び周方向(U)に方向づけられた広がりを有しており、前記支持土台表面(1’)に前記第1の電極デバイス(2)が取り付けられており、前記第1の電極デバイス(2)が、
− それぞれ周方向に配置された少なくとも二つの第1の電極面(4)を備えた、軸方向の並びでは少なくとも三つの第1の電極構造(3)と、
− 互いに軸方向に離隔しており、周方向に延びており、それぞれリング形状になる少なくとも二つの第1の電極帯(5)とを含んでおり、前記第1の電極帯(5)が、前記少なくとも三つの電極構造を軸方向の両側で挟んでおり、前記評価/制御ユニット(A/S)と接続可能であるか又は接続されていることを特徴とする請求項に記載のインプラント可能なデバイス。
The support base surface (1 ′), which is directed toward the nerve fiber bundle and is a straight cylindrical shape, has an axial (a) and circumferential (U) oriented spread; The first electrode device (2) is attached to a support base surface (1 ′), and the first electrode device (2) is
An axial arrangement of at least three first electrode structures (3), each with at least two first electrode surfaces (4) arranged circumferentially;
-Including at least two first electrode strips (5) axially spaced from one another and extending in the circumferential direction, each being in the form of a ring, said first electrode strips (5) comprising: 4. The implantable device according to claim 3 , wherein the at least three electrode structures are sandwiched on both sides in the axial direction and are connectable or connected to the evaluation / control unit (A / S). Device.
前記第3の電極デバイス(7)が、前記神経線維束に向かっており真っ直ぐな円筒形である前記支持土台表面(1’)上で、軸方向の並びでは前記第1の電極デバイス(2)の軸方向の隣に配置されており、且つ互いに軸方向に離隔しており、周方向(U)に延びており、それぞれリング形状になる少なくとも二つの第3の電極帯(8)と、
前記少なくとも二つの第3の電極帯(8)の軸方向の間で、周方向に同じように分散して配置されたそれぞれ少なくとも二つの第3の電極面(9)を含んでいる少なくとも一つの第3の電極構造(13)とを含んでいることを特徴とする請求項15に記載のインプラント可能なデバイス。
The third electrode device (7) is axially aligned with the first electrode device (2) on the support base surface (1 '), which is straight cylindrical toward the nerve fiber bundle; At least two third electrode strips (8), which are arranged next to each other in the axial direction, are axially separated from each other, extend in the circumferential direction (U), and each have a ring shape;
At least one including at least two third electrode surfaces (9) each distributed in the same manner in the circumferential direction between the axial directions of the at least two third electrode strips (8); The implantable device according to claim 15, characterized in that it comprises a third electrode structure (13).
前記第1及び第3の電極面(4、9)が、周方向(U)にそれぞれ仮想輪状線に沿って同じように分散して配置されていることを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。 Said first and third electrode surface (4, 9) is, along an imaginary circular line, respectively in the circumferential direction (U), characterized in that it is arranged dispersed in the same way according to claim 1 6 Implantable device. 前記第1及び第3の電極面(4、9)がそれぞれ軸方向(4a、9a)及び周方向(4U、9U)に方向づけられた広がりを有し、
前記第1の電極面(4)の前記広がり(4a、4U)がそれぞれ同一であり、
前記第3の電極面(9)の前記広がり(9a、9U)がそれぞれ同一であり、並びに
前記第3の電極面(9)の周方向に方向づけられた前記広がり(9U)が、前記第1の電極面(4)の周方向に方向づけられた前記広がり(4U)より大きいことを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。
Said first and third electrode surfaces (4, 9) having extensions oriented in the axial direction (4a, 9a) and in the circumferential direction (4U, 9U), respectively;
The extent (4a, 4U) of the first electrode surface (4) is the same,
The extent (9a, 9U) of the third electrode surface (9) is the same, and the extent (9U) of the third electrode surface (9) oriented in the circumferential direction is the first extent. 17. Implantable device according to claim 16, characterized in that it is larger than the circumferentially oriented extent (4U) of the electrode surface (4) of the device.
前記第1及び第3の電極面(4、9)の前記軸方向の広がり(4a、4U)が同じであることを特徴とする請求項18に記載のインプラント可能なデバイス。   19. The implantable device according to claim 18, wherein the axial extent (4a, 4U) of the first and third electrode surfaces (4, 9) is the same. 前記第1及び第3の電極デバイス(2、7)が取り付けられている前記支持土台表面(1’)が、一体的につながって、つまり断絶なく形成されていることを特徴とする請求項16から19のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。   17. The support base surface (1 ') to which the first and third electrode devices (2, 7) are attached is formed integrally, that is, without interruption. 20. The implantable device according to any one of claims 1 to 19. 前記第1の電極帯(5)の間の軸方向の距離が、前記第3の電極帯(8)の軸方向の距離以上に選択されており、及び
前記第3の電極帯の間の軸方向の距離が、0.5cm〜3cmの間を測定することを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。
The axial distance between the first electrode strips (5) is selected to be greater than or equal to the axial distance of the third electrode strip (8); and the axis between the third electrode strips. implantable device of claim 1 6 the distance direction, and measuring between 0.5Cm~3cm.
前記第1及び第3の電極帯(5、8)の形状及びサイズが同一であり、
それぞれ前記第1及び第3の電極面(4、9)の面積が、それぞれ前記第1又は第3の電極帯(5、8)の面積より小さいことを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。
The first and third electrode strips (5, 8) have the same shape and size;
The area of each of the first and third electrode surface (4,9), according to claim 1 6, respectively, wherein the smaller again that than the area of the first or third electrode zone (5,8) Implantable device.
前記第1の電極面(4)が、金属材料から成っており、前記金属材料が、前記第3の電極面(9)を成している材料より高い電荷移動容量を有することを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。 The first electrode surface (4) is made of a metal material, and the metal material has a higher charge transfer capacity than the material forming the third electrode surface (9). An implantable device according to claim 16 . 前記第1の電極面(4)の前記金属材料が酸化イリジウムであり、及び/又は
前記第3の電極面(9)の前記材料が白金、若しくは導電性ポリマーであることを特徴とする請求項23に記載のインプラント可能なデバイス。
It is said metal material is iridium oxide of the first electrode surface (4), and / or claims wherein the material of said third electrode surface (9) is characterized in that platinum, or a conductive polymer Item 24. The implantable device according to item 23.
前記第1及び第3の電極デバイス(2、7)がそれぞれ、三極の電極デバイスとして動作可能であり、つまり前記第1及び第3の電極帯がそれぞれ、前記第1及び第3の電極構造(3、13)に対して逆極性に分極可能であることを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。 The first and third electrode devices (2, 7) are each operable as a three-electrode device, ie the first and third electrode bands are respectively the first and third electrode structures. The implantable device according to claim 16, characterized in that it is polarizable to the opposite polarity with respect to (3,13). 前記第3の電極デバイス(7)が、少なくとも一つの光学的な光導波デバイス(10)を備えており、前記少なくとも一つの光学的な光導波デバイス(10)が、周方向(U)に分散して配置された少なくとも二つの分離した光導波口(11)を含んでいることを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。 The third electrode device (7) comprises at least one optical light-guiding device (10), wherein the at least one optical light-guiding device (10) is distributed in a circumferential direction (U). An implantable device according to claim 16, characterized in that it comprises at least two separate optical waveguide ports (11) arranged in a manner. 前記少なくとも二つの分離した光導波口(11)が、仮想輪状線に沿って同じように分散して配置されており、並びに
前記光導波口(11)がそれぞれ、軸方向(11a)及び周方向(11U)に方向づけられた広がりを有しており、前記広がりが、前記第3の電極面(9)のその広がり(9a、9U)に対応していることを特徴とする請求項26に記載のインプラント可能なデバイス。
The at least two separate optical waveguides (11) are equally distributed along an imaginary loop line, and the optical waveguides (11) are axially (11a) and circumferential, respectively. 27. A spread according to claim 26, having a spread oriented at (11U), said spread corresponding to that spread (9a, 9U) of the third electrode surface (9). Implantable device.
前記第1の電極デバイス(2)の前記第1の電極面(4)及び前記第1の電極帯(5)並びに前記第3の電極デバイス(7)の前記第3の電極面(9)及び前記第3の電極帯(8)がそれぞれ、前記支持土台表面(1’)から突き出ないように、前記支持土台表面(1’)に取り付けられていることを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。 The first electrode surface (4) and the first electrode band (5) of the first electrode device (2) and the third electrode surface (9) of the third electrode device (7); The device according to claim 16, characterized in that the third electrode strips (8) are each mounted on the support base surface (1 ') so as not to protrude from the support base surface (1'). Implantable device. 前記生体適合性支持土台(1)が、少なくとも一種の生体適合性ポリマーから作製されており、且つ前記神経線維束に向かっており真っ直ぐな円筒形である前記支持土台表面(1’)の少なくとも一部分で、炎症反応を阻害する作用物質を有していることを特徴とする請求項1から28のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。 The biocompatible support base (1) is made of at least one biocompatible polymer, and is at least a portion of the support base surface (1 ′) that is straight cylindrical toward the nerve fiber bundle. 29. The implantable device according to any one of claims 1 to 28, further comprising an agent that inhibits an inflammatory response. 前記生体適合性支持土台(1)が、生体適合性ポリマーを含有することを特徴とする請求項16に記載のインプラント可能なデバイス。 17. The implantable device according to claim 16 , wherein the biocompatible support base (1) contains a biocompatible polymer. 前記第1及び/又は第3の電極帯(5、8)がそれぞれ少なくとも一つの局所的な開口部を有し、並びに前記第1及び/又は第3の電極帯(5、8)が、前記生体適合性ポリマーが前記少なくとも一つの開口部を少なくとも部分的に貫通するように、前記支持土台表面(1’)と平面的に結合していることを特徴とする請求項30に記載のインプラント可能なデバイス。 The first and / or third electrode strips (5, 8) each have at least one local opening, and the first and / or third electrode strips (5, 8) are 31. The implantable device according to claim 30 , wherein a biocompatible polymer is planarly associated with the support base surface (1 ') so as to at least partially penetrate the at least one opening. Device. 前記支持土台表面(1’)の裏面で、前記生体適合性支持土台(1)に少なくとも二つの参照電極面(12)が取り付けられていることを特徴とする請求項1から31のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。 32. At least two reference electrode surfaces (12) are attached to the biocompatible support base (1) on the back side of the support base surface (1 '). An implantable device according to claim 1. 前記生体適合性支持土台(1)が、前記神経線維束に向かって方向づけられており真っ直ぐな円筒形である前記支持土台表面(1’)の領域内で、前記生体適合性支持土台(1)の土台厚がその他の支持土台領域より大きいそれぞれ軸方向で向かい合っている縁領域(14)を有し、及び
前記縁領域(14)が、丸みのついた縁エッジを有することを特徴とする請求項1から32のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。
Wherein the biocompatible support base (1) is in the region of the nerve fiber bundle headed oriented and has a straight cylindrical the support base surface (1 '), wherein the biocompatible support base (1) Has an edge region (14), each of which has an axially facing base thickness greater than the other support base region, and wherein said edge region (14) has a rounded edge edge. 33. The implantable device according to any one of clauses 1 to 32.
前記生体適合性支持土台(1)が、前記神経線維束の周りにマンシェット状に当てがえない支持土台領域内で、前記支持土台を完全に貫く少なくとも一つの開口部(15)を有することを特徴とする請求項1から33のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。   Wherein said biocompatible support base (1) has at least one opening (15) completely penetrating said support base in an area of the support base that cannot be applied in a manchette fashion around said nerve fiber bundle. An implantable device according to any of the preceding claims, characterized in that it is an implantable device. 前記少なくとも一つの開口部(15)が、少なくとも部分的に金属材料で被覆されていることを特徴とする請求項34に記載のインプラント可能なデバイス。   35. The implantable device according to claim 34, wherein the at least one opening (15) is at least partially coated with a metallic material. 前記第1及び/又は第3の電極帯(5、8)がそれぞれ、平らな上面及び下面をもち、前記上面に垂直に局所的に突き出ている少なくとも一つの構造要素をもつ金属の電極帯土台を有しており、
前記金属の電極帯土台の前記平らな表面が、前記支持土台表面に平行に方向づけられており、並びに
前記電極帯土台が、前記少なくとも一つの構造要素のうち、前記支持土台表面に向かって方向づけられており、且つ前記支持土台表面から突き出ていない表面領域を除いて、前記生体適合性ポリマーによって完全に包囲されていることを特徴とする請求項30に記載のインプラント可能なデバイス。
A first and / or third electrode strip (5, 8) each having a flat upper surface and a lower surface, and a metal electrode strip base having at least one structural element projecting locally perpendicular to said upper surface; Has,
The flat surface of the metal electrode base is oriented parallel to the support base surface, and the electrode base is oriented toward the support base surface of the at least one structural element. 31. The implantable device according to claim 30, wherein the implantable device is completely surrounded by the biocompatible polymer except for a surface area that does not protrude from the support platform surface.
少なくとも前記電極帯土台の前記下面と前記支持土台の前記生体適合性ポリマーとの間に、付着媒介層又は付着媒介層構成が取り付けられていることを特徴とする請求項36に記載のインプラント可能なデバイス。   37. The implantable implant of claim 36, wherein an adhesion mediating layer or an adhesion mediating layer configuration is attached between at least the lower surface of the electrode platform and the biocompatible polymer of the support platform. device. 前記少なくとも一つの構造要素の前記一つの表面領域又は前記表面領域に面した平面が、前記支持土台表面に対して平行に方向づけられており、前記表面領域が、前記支持土台表面の側から自由にアクセス可能に配置されており、及び前記少なくとも一つの構造要素が、前記電極帯土台と一体的に結合していることを特徴とする請求項36又は37に記載のインプラント可能なデバイス。   A plane facing the one surface area or the surface area of the at least one structural element is oriented parallel to the support base surface, and the surface area is free from a side of the support base surface. 38. The implantable device according to claim 36 or 37, wherein the device is accessible and the at least one structural element is integrally connected to the electrode platform. 前記金属の電極帯土台の前記上面で幾何学的に同じように分散して配置されており、且つ同一に形成されている多数の構造要素が設けられていることを特徴とする請求項36から38のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。   37. The method according to claim 36, wherein a plurality of structural elements are provided which are geometrically identically distributed on the upper surface of the metal electrode base and are identically formed. 39. The implantable device according to any one of claims 38. 前記少なくとも一つの構造要素が、柱状、リブ状、スリーブ状、又は桁状に形成されていることを特徴とする請求項36から39のいずれか一項に記載のインプラント可能なデバイス。   40. The implantable device according to any one of claims 36 to 39, wherein the at least one structural element is shaped like a column, a rib, a sleeve, or a girder.
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